近一段時(shí)間，自動(dòng)化廠商在3D仿真技術(shù)上的各種投入，相信各位都已經(jīng)看到了吧。

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比如：施家與AVEVA之間的并購(gòu)；貝加萊今年2月推出了數(shù)字化仿真接口軟件B&RMapleSimConnector；羅家在今年早些時(shí)候收購(gòu)了3D仿真軟件公司Emulator3D；ABB也在前不久宣布與達(dá)索建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系...。

那么，這些自動(dòng)化廠商為何在3D仿真技術(shù)上做如此大手筆的投入，其實(shí)際意義又何在呢？本期，咱們就一道來(lái)聊一下。

PicSource：siemensPLM|NX

首先，在工業(yè)領(lǐng)域，如果提到3D這個(gè)名詞，我們馬上就能想到的，通常應(yīng)該就是大家在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中所使用的各類計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件了吧?，F(xiàn)在的這些設(shè)計(jì)軟件，不但可以用三維視圖直觀的展示產(chǎn)品設(shè)計(jì)外觀，還能夠在由軟件構(gòu)建的虛擬環(huán)境中模擬產(chǎn)品工作時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，并用具體的數(shù)據(jù)通過(guò)圖表曲線或顏色變換...等方式呈現(xiàn)出相關(guān)物理量（如：熱傳導(dǎo)、流量、壓力、膨脹、摩擦、應(yīng)力...等）的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)。我把這稱作是元器件級(jí)別的仿真設(shè)計(jì)。

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它的意義在于，加速了產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的交互反饋，讓研發(fā)人員有機(jī)會(huì)及時(shí)看到參數(shù)調(diào)整后設(shè)計(jì)結(jié)果的變化，這一方面有助于降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，另一方面則可以幫助企業(yè)減少在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的試驗(yàn)次數(shù)和測(cè)試元件的消耗數(shù)量，并縮短研發(fā)周期。

PicSource：Emulate3D

不過(guò)，工業(yè)制造并不只是產(chǎn)品元器件層面的事情，它同時(shí)也是面向制造流程的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品是需要經(jīng)過(guò)一道道工序批量生產(chǎn)加工出來(lái)的，同時(shí)包括工廠、車間、生產(chǎn)線和設(shè)備...等在內(nèi)的制造系統(tǒng)，又是由無(wú)數(shù)個(gè)元器件組裝起來(lái)的。

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而有關(guān)這部分的設(shè)計(jì)工作，包括設(shè)備物理實(shí)體的構(gòu)建、系統(tǒng)工作流程以及各組件運(yùn)行狀態(tài)的模擬仿真，其實(shí)也都是可以通過(guò)使用3D軟件來(lái)完成的。換言之，用戶是可以在3D軟件的虛擬環(huán)境中，提前對(duì)制造系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和綜合效率進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估的。

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不難看出，這將有助于企業(yè)減少系統(tǒng)建設(shè)時(shí)的試錯(cuò)成本、縮短產(chǎn)品的入市周期。而這種系統(tǒng)級(jí)的仿真設(shè)計(jì)方法，不僅適合機(jī)器自動(dòng)化設(shè)備，同樣也適用于流程工業(yè)領(lǐng)域。

PicSource：B&RAutomation

上面所說(shuō)的這兩種設(shè)計(jì)仿真，一個(gè)是元器件層面的，一個(gè)是面向系統(tǒng)流程的，它們對(duì)于現(xiàn)在各家主流3D軟件產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其實(shí)已經(jīng)是比較成熟的功能了。不過(guò)，制造體系的運(yùn)轉(zhuǎn)往往是需要由一套電氣自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)的，而這部分的可行性驗(yàn)證，例如：程序邏輯調(diào)整、配置參數(shù)優(yōu)化、系統(tǒng)性能測(cè)試...等方面的工作，以往都是在設(shè)備實(shí)體搭建完成后才能夠進(jìn)行的。

PicSource：B&RAutomation

如果能夠在自動(dòng)化軟件與3D模型之間建立起一套數(shù)據(jù)接口，讓自動(dòng)化程序可以像驅(qū)動(dòng)實(shí)體設(shè)備一樣驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)環(huán)境中的虛擬設(shè)備，并從中獲得相應(yīng)的反饋數(shù)據(jù)，如：扭矩、力、位置偏差...等等，那么用戶就可以在還沒(méi)有實(shí)體設(shè)備的情況下，提前對(duì)系統(tǒng)的程序邏輯、動(dòng)力參數(shù)、綜合性能以及自動(dòng)化產(chǎn)品本身的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試、驗(yàn)證和優(yōu)化，從而幫助縮短系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試周期，降低總體投資風(fēng)險(xiǎn)。目測(cè)這應(yīng)該就是自動(dòng)化品牌投資3D仿真技術(shù)時(shí)所希望實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景。

PicSource：BoschRexroth|Dassault

事實(shí)上，這樣的技術(shù)概念早在十年前羅家和達(dá)索合作的運(yùn)動(dòng)分析軟件中，就曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)。而從各家現(xiàn)已公布的資料看，要實(shí)現(xiàn)上述系統(tǒng)性能仿真的應(yīng)用場(chǎng)景，他們中很多其實(shí)都已經(jīng)有比較成熟的解決方案了。比如上面這個(gè)Rexroth和達(dá)索合作的瓦楞紙包裝應(yīng)用；再比如西家07年收購(gòu)UG后，在其PLM產(chǎn)品中推出的NXMCD。盡管軟件應(yīng)用環(huán)境有所差異，但原理都是相通的，就是在自動(dòng)化應(yīng)用與3D虛擬模型的之間建立變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。至于片頭提到各種“合作”與“并購(gòu)”關(guān)系，除了在商業(yè)上的推廣合作，在技術(shù)層面估計(jì)也就是雙方數(shù)據(jù)接口的相互開放與標(biāo)準(zhǔn)化的意思吧。

PicSource：ARCGroup

可以說(shuō)，3D仿真本身并算不上是什么新的技術(shù)，但與自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合卻有機(jī)會(huì)將其從元器組件和運(yùn)轉(zhuǎn)流程的級(jí)別擴(kuò)展到了系統(tǒng)性能的層面。有觀點(diǎn)認(rèn)為，這有可能徹底改變機(jī)械、電氣、軟件、調(diào)試、甚至銷售與售后服務(wù)...等各部門的團(tuán)隊(duì)合作模式，讓自動(dòng)化工程師可以更早的介入系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)在人力資源上的機(jī)電一體化。

PicSource：B&RAutomation

另外，隨著自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜性的不斷增加，這項(xiàng)技術(shù)會(huì)在業(yè)內(nèi)受到越來(lái)越多的關(guān)注的，這一點(diǎn)我并不懷疑。但在決定引入這項(xiàng)技術(shù)之前，個(gè)人覺(jué)得在企業(yè)內(nèi)部還是有幾個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的因素需要去評(píng)估的，例如：

有沒(méi)有使用3D設(shè)計(jì)工具的習(xí)慣；

是否能夠完成3D模型各項(xiàng)詳細(xì)參數(shù)的配置，如：密度、摩擦、阻尼、彈性系數(shù)...等等；

能否改變電氣與機(jī)械團(tuán)隊(duì)各自為政的局面，打破部門壁壘，從而讓大家展開深層次的技術(shù)合作...

...

信息參考自：

plm.automation.siemens.com

br-automation.com

blogs.boschrexroth.com

aveva.com

demo3d.com

3ds.com

ab.rockwellautomation.com

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