#就要买买买#搞机械为什么要进行建模仿真？( 二 ) 没有“模型”作为基础的话

对材料的工艺特性、机械传动、控制的联合测试中，只有在虚拟环境中，对参数进行最优的调整，才是最节省成本的，只有几乎完成最优后，再下载到物理对象上进行验证，才能更好的实现成本的降低，否则，例如印刷机，如果要进行某种材料的测试， 300米的速度下一卷纸就10分钟多烧完了，几千块的材料费用就很快消耗掉，而大量的机器功能会造成巨额的测试成本。
②降低安全风险
对于一些设备而言，虚拟测试与验证还可以降低安全风险，例如风力发电对于各种安全机制的测试，包括在一些大型机械装备的开发中，如果没有良好的安全机制保障，那么就有潜在的安全风险，因此，可以在虚拟环境中进行。
③复用的组件开发
对于很多具有共性的应用软件来说，例如张力控制模型针对塑料薄膜、印刷的纸张、纺织的纱线、金属板材的开卷校平、弹簧送丝等各种场景来说，可以用于开发各种控制模式下（闭环、开环、有跳舞辊、伺服电机调节等）的模型及其参数验证，然后封装为可复用的共性组件，在应用开发中，直接配置其模式、参数等，加速机器的配置，响应快速的市场变化需求。

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图4-建模仿带来的好处
因此，建模仿真是一种显著降低成本的方案，而且有了这些模型后，针对未来的数据应用可以实现：
①数字孪生：
通过动态的实时交互，数字系统与物理系统可以进行动态验证，尤其在个性化生产中，这种实时交互对于响应产线变化至关重要。
②AR/VR应用：
有了模型后，这些模型与现场数据的匹配会让AR/VR的应用成为可能，可以进行可视化培训、在线安装调试的指导等等工作。
③机器学习：
数据驱动与模型驱动必须融合，才能各自发挥其优势，基于数据的可以发掘潜在的规律，而模型将已有的知识形成控制，两者互补，学习到的新规律可以被融入到机理模型，而机理模型又能够为学习奠定基础。
总之，有了模型，可以做非常多的事情，可以让机器制造商实现非常多的机器灵活设计和功能设计。
三、建模仿真
是真正创新设计的源头
“知其然，也要知其所以然”—这就是在制造领域里我们必须知道机器设计的“Why”-源头的原理，建模就是对整个机器进行真正的根源性设计，而这种设计也是后续所有“创新”的源泉，如果缺乏这些数字建模，那么就意味着我们缺乏“变化”的能力，只是测绘了一种机械，而没有掌握它的原理性设计，即使采用“逆向工程” ，其实，也是不能完全掌握其设计精髓，无法让我们在这个基础上获得创新，当在竞争中，做一些调整，尤其是现在机械的Know-How更多的是工艺软件形式存在、安装方式的话，对我们来说就会意味着不知道的“坑”—要想真正实现差异化、超越，必须回到原始的建模上，才能真正掌握“核心技术” 。
四、建模仿真实际案例
以下是贝加莱支持建模仿真的实现方法：

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图5-贝加莱的建模仿真层级
作为领先的自动化厂商，在建模仿真领域，在早期的控制系统设计时即采用了建模仿真的接口连接，自2008年Mathworks推出SimulinkPLC时，最初发布针对C代码的自动代码生成，贝加莱的AutomationStudio即支持高级语言，通过ASTargetforSimulink接口可以一键导入到AutomationStudio中进行硬件在环测试（HardwareIntheLoop），在之后又与MapSim、IndustrailPhysics进行了合作，开发基于FMU/FMI接口， FMU是功能模型单元，而FMI是功能模型接口，通过在MapSim和IndustrialPhysics中的建模仿真的代码（二进制）和描述（XML）可以被通过FMI下载到AutomationStudio中进行测试。