#就要买买买#搞机械为什么要进行建模仿真？没有“模型”作为基础的话

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没有“模型”作为基础的话，很多当今的前沿概念将无法真正落地！
今天，数字孪生、人工智能、工业互联网、边缘计算这些概念在整个产业里非常的火热，但是，要知道，如果这些概念没有“模型”作为基础的话，那么这些概念将无法真正落地，因为模型是数字世界与物理世界连接的桥梁，另一方面，仿真技术使得在复杂变化的制造现场可以实现非常多的虚拟测试、早期验证，降低整个制造业的整体成本，很多时候，我们必须了解为什么要进行建模仿真？
一、机器生产中的复杂变化
究竟机器的生产有多么复杂？只有研发机器的工程师们才能更清楚，在每个行业，生产的复杂度都包含了多个维度：
①材料的复杂性：
在印刷中，纸张或薄膜都是数千种可能性，而在纺织机械领域天然的纤维如棉花、丝、羊绒等都是随着产地而纤维特性不同，在塑料领域的颗粒种类也千变万化，他们都拥有不同的流体加热变形属性，在灌装领域，瓶子的材料、规格也是千变万化。
②工艺的复杂性：
对于印刷本身也有柔版、凹版、胶印多种，包括轮转与单张的组合，还有涂布、裁切等的组合，对于纺纱也包含了转杯纺、涡流纺、气流纺、环锭纺等多种形式。
③流程的复杂性：
生产的工序也随着生产任务的不同而变化，比如灌装不同类型的饮料时候所需的电子阀动作流程也不同，碳酸饮料与非碳酸饮料，或者贴标单元可能会有1个、2个、3个不同的标签，都会组合成不同的工序流程。

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图1-机器的变化组合成千上万
如图1所示，从上面三点，我们就可以看到，一台机器如果希望它具有广泛的适应力，那么，它在材料、工艺、流程三个方面就会组合出成千上万种组合，这是制造的复杂的地方—也是为什么必须进行建模仿真的原因。
如果不采用建模仿真来进行这样的模型构建，对于机器的开发而言，就必须进行大量的物理测试与验证，这个成本是极其巨大的—尽管，我们采用了测绘的方式，减少测试验证环节的投入，一个机器的研发仍然是投入巨大的，尤其是具有“高端”定位的机器，它必须拥有稳定而可靠的，适应变化生产的能力。
二、建模仿真带来哪些应用优势？
如果我们全流程的看待机器的开发，从概念设计、原型设计、测试验证，整个流程中，最烧钱的地方在哪里？

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图2-基于V模式的开发
对于机器与系统的开发， V-Mode是普遍被应用的模式，在整个设计与开发阶段，从概念到需求、功能规范、子系统设计再到实现，各个阶段对应都有相应的测试与验证，这个集成测试验证是确保每个流程都能够保证任务的质量与进度得到控制，顺利完成产品整个的研发过程，而这些过程中，真正需要耗费大量的成本的往往是测试验证这些过程。
在传统的机器设计中，这个环节往往需要按照严格的流程来进行，而通过建模仿真所实现的虚拟测试与验证可以使得这个环节被提前，缩短整个流程周期，如图3所示即是并行工程，有了建模仿真这样的开发工具和方法，可以实现电气控制与应用软件和机械的并行开发。

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【#就要买买买#搞机械为什么要进行建模仿真？】图3-并行工程
建模仿真可以让机器的开发带来非常多的便利，包括如图4的几个方面：
①虚拟调试缩短开发周期与降低成本