模擬加工

出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)

　　模擬加工使原來需要在數控設備上才能完成的大部分加工功能可以在這個虛擬製造環境中實現，由於使用模擬軟體，也大大減少工件材料和能源的消耗，從而可以降低成本； 不僅能對編製的數控程式進行自動檢測、具體指出錯誤原因的功能，還具有在真實設備上無法實現的三維測量功能。

　　模擬加工是採用一個應用虛擬現實技術於數控加工操作的模擬軟體，對數控機床操作全過程和加工運行全環境進行模擬，從而進行數控模擬加工，完成整個加工過程的模擬。使原來需要在數控設備上才能完成的大部分加工功能可以在這個虛擬製造環境中實現。

　　模擬加工也稱作模擬加工。模擬技術是利用模型復現實際系統中發生的本質過程，並通過對系統模型的實驗來研究存在的或設計中的系統，又稱模擬。這裡所指的模型包括物理的和數學的，靜態的和動態的，連續的和離散的各種模型。所指的系統也很廣泛,包括電氣、機械、化工、水力、熱力等系統,也包括社會、經濟、生態、管理等系統。當所研究的系統造價昂貴、實驗的危險性大或需要很長的時間才能瞭解系統參數變化所引起的後果時，模擬是一種特別有效的研究手段。模擬的重要工具是電腦。模擬與數值計算、求解方法的區別在於它首先是一種實驗技術。模擬過程包括建立模擬模型和進行模擬實驗兩個主要步驟。

　　20世紀初模擬模擬技術已得到應用。例如在實驗室中建立水利模型，進行水利學方面的研究。40～50年代航空、航天和原子能技術的發展推動了模擬技術的進步。60年代電腦技術的突飛猛進，為模擬技術提供了先進的工具，加速了模擬技術的發展。

　　利用電腦實現對於系統的模擬研究不僅方便、靈活，而且也是經濟的。因此電腦模擬在模擬技術中占有重要地位。50年代初，連續系統的模擬研究絕大多數是在模擬電腦上進行的。50年代中，人們開始利用數字電腦實現數字模擬。電腦模擬技術遂向模擬電腦模擬和數字電腦模擬兩個方向發展。在模擬電腦模擬中增加邏輯控制和模擬存儲功能之後，又出現了混合模擬電腦模擬，以及把混合模擬電腦和數字電腦聯合在一起的混合電腦模擬。在發展模擬技術的過程中已研製出大量模擬程式包和模擬語言。70年代後期，還研製成功專用的全數字並行模擬電腦。

　　1、模擬模型

　　模擬模型是被模擬對象的相似物或其結構形式。它可以是物理模型或數學模型。但並不是所有對象都能建立物理模型。例如為了研究飛行器的動力學特性，在地面上只能用電腦來模擬。為此首先要建立對象的數學模型，然後將它轉換成適合電腦處理的形式，即模擬模型。具體地說，對於模擬電腦應將數學模型轉換成模擬排題圖；對於數字電腦應轉換成源程式。

　　2、模擬實驗

　　通過實驗可觀察系統模型各變數變化的全過程。為了尋求系統的最優結構和參數，常常要在模擬模型上進行多次實驗。在系統的設計階段，人們大多利用電腦進行數學模擬實驗，因為修改、變換模型比較方便和經濟。在部件研製階段，可用已研製的實際部件或子系統去代替部分電腦模擬模型進行半實物模擬實驗，以提高模擬實驗的可信度。在系統研製階段，大多進行半實物模擬實驗，以修改各部件或子系統的結構和參數。在個別情況下，可進行全物理的模擬實驗，這時電腦模擬模型全部被物理模型或實物所代替。全物理模擬具有更高的可信度，但價格昂貴。

　　3、模擬工具

　　主要指的是模擬硬體和模擬軟體。模擬硬體中最主要的是電腦。用於模擬的電腦有三種類型：模擬電腦、數字電腦和混合電腦。數字電腦還可分為通用數字電腦和專用的數字電腦。模擬電腦主要用於連續系統的模擬，稱為模擬模擬。在進行模擬模擬時，依據模擬模型(在這裡是排題圖)將各運算放大器按要求連接起來，並調整有關的繫數器。改變運算放大器的連接形式和各繫數的調定值，就可修改模型。模擬結果可連續輸出。因此，模擬電腦的人機交互性好，適合於實時模擬。改變時間比例尺還可實現超實時的模擬。60年代前的數字電腦由於運算速度低和人機交互性差，在模擬中應用受到限制。現代的數字電腦已具有很高的速度，某些專用的數字電腦的速度更高，已能滿足大部分系統的實時模擬的要求，由於軟體、介面和終端技術的發展，人機交互性也已有很大提高。因此數字電腦已成為現代模擬的主要工具。混合電腦把模擬電腦和數字電腦聯合在一起工作，充分發揮模擬電腦的高速度和數字電腦的高精度、邏輯運算和存儲能力強的優點。但這種系統造價較高，只宜在一些要求嚴格的系統模擬中使用。除電腦外，模擬硬體還包括一些專用的物理模擬器，如運動模擬器、目標模擬器、負載模擬器、環境模擬器等。模擬軟體包括為模擬服務的模擬程式、模擬程式包、模擬語言和以資料庫為核心的模擬軟體系統。

　　4、模擬方法

　　主要是指建立模擬模型和進行模擬實驗的方法，可分為兩大類：連續系統的模擬方法和離散事件系統的模擬方法（見模擬方法）。人們有時將建立數學模型的方法也列入模擬方法，這是因為對於連續系統雖已有一套理論建模和實驗建模的方法，但在進行系統模擬時，常常先用經過假設獲得的近似模型來檢驗假設是否正確,必要時修改模型,使它更接近於真實系統。對於離散事件系統建立它的數學模型就是模擬的一部分。