按應(yīng)用階段分類
設(shè)計(jì)階段模型:用于驗(yàn)證設(shè)備的結(jié)構(gòu)合理性和功能可行性,常為數(shù)字模型。
生產(chǎn)階段模型:指導(dǎo)加工制造的工藝模型(如模具模型、焊接夾具模型)。
運(yùn)維階段模型:用于設(shè)備維護(hù)、故障診斷的仿真模型(如有限元分析模型、故障樹(shù)模型)。
建模技術(shù)
正向建模:從概念設(shè)計(jì)出發(fā),通過(guò) CAD 軟件逐步構(gòu)建設(shè)備的幾何結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系。
逆向建模:通過(guò)三維掃描(如激光雷達(dá)、結(jié)構(gòu)光掃描儀)獲取現(xiàn)有設(shè)備的點(diǎn)云數(shù)據(jù),反推三維模型,用于舊設(shè)備改造或仿制。
多物理場(chǎng)建模:結(jié)合流體力學(xué)(CFD)、有限元分析(FEA)等工具,模擬設(shè)備在溫度、壓力、電磁等多場(chǎng)耦合下的性能。
典型工業(yè)設(shè)備模型案例
數(shù)控機(jī)床模型
物理模型:展示主軸、刀庫(kù)、導(dǎo)軌等關(guān)鍵部件的裝配關(guān)系,用于職業(yè)院校教學(xué)。
數(shù)字模型:通過(guò) CAM 軟件生成加工路徑,模擬零件切削過(guò)程,優(yōu)化刀具軌跡。
工業(yè)機(jī)器人模型
數(shù)字模型:在 RobotStudio 等軟件中仿真機(jī)器人抓取、焊接等動(dòng)作,驗(yàn)證軌跡規(guī)劃的合理性。
數(shù)字孿生模型:連接真實(shí)機(jī)器人的編碼器數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)顯示關(guān)節(jié)角度和負(fù)載狀態(tài)。
化工設(shè)備模型
概念模型:用流程圖表示反應(yīng)釜、換熱器、管道之間的物料流動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。
物理模型:按比例縮小的精餾塔模型,展示內(nèi)部塔板結(jié)構(gòu)和傳質(zhì)原理。
未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
智能化與集成化
模型將更深度融合 AI 算法,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障診斷、工藝優(yōu)化(如通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)自動(dòng)調(diào)整加工參數(shù))。
虛實(shí)融合技術(shù)
結(jié)合 AR/VR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) / 虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù),用戶可通過(guò)穿戴設(shè)備 “沉浸式” 交互工業(yè)設(shè)備模型,例如在虛擬環(huán)境中操作設(shè)備或查看內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
綠色設(shè)計(jì)導(dǎo)向
模型將更多考慮環(huán)境因素,如材料可回收性、能耗模擬,助力實(shí)現(xiàn)低碳制造。
云端協(xié)同建模
基于云平臺(tái)的協(xié)同設(shè)計(jì)工具(如 Onshape)將支持跨地域團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)協(xié)作修改模型,提升研發(fā)效率。
工業(yè)設(shè)備模型是工業(yè)領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要工具,其技術(shù)演進(jìn)正推動(dòng)制造業(yè)向化、智能化、服務(wù)化方向發(fā)展。無(wú)論是實(shí)體模型的直觀展示,還是數(shù)字模型的仿真,均在工業(yè)全生命周期中扮演著關(guān)鍵角色。