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智能制造之路：数字化工厂 4.4 过程仿真
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过程仿真是一个利用三维环境进行制造过程验证的数字化制造解决方案。制造商可以利用过程仿真在早期对制造方法和手段进行虚拟验证。该解决方案对产品和资源的三维数据的利用能力极大地简化了复杂制造过程的验证、优化和试运行等工程任务，从而保证更高质量的产品被更快地投入市场。
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越来越复杂的产品和制造过程给世界级制造商提出了“尽快上市”和制造资源优化等挑战。制造工程团队被要求依据成本、质量和投产目标投放无瑕疵的新产品。为了应对这些挑战，业界领先的制造商利用其结构化的知识积累以及可重用的产品和资源三维模型，在制造过程早期虚拟验证产品的制造过程，利用最新技术，能够高效而且几乎自动地进行数千个验证试验，以确保生产以最优化的方式得以进行。工程人员可以在过程仿真三维动态环境中进行制造过程的设计和验证。过程仿真与制造中枢全面集成，从而使制造工程师能够设计、验证以及重用制造过程数据和信息。过程仿真提供了先进的三维环境，能够模仿制造过程的真实行为，并优化生产节拍时间和过程顺序。它能够对装配过程、人工操作以及工具、设备和机器人的应用进行仿真。还可扩展其应用范围，为各种工程领域提供数据和工具包，以检查详细的工艺过程，并在不同阶段从不同角度对其进行验证。
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利用过程仿真能够对制造过程进行分步验证。通过在同一环境中模拟装配过程、人工操作、焊接、激光焊、粘合和其他机器人过程，对虚拟生产区进行仿真。仿真模仿了真实的人工行为、机器人控制器和PLC逻辑。
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利用装配过程仿真（Process Simulate Assembly），用户能够验证装配过程的灵活性。它使制造工程师能够决定最高效的装配顺序，满足冲突间隙并识别最短的周期时间。通过搜索一个经过分类的工具库，进行虚拟伸展测试和冲突干涉分析，并仿真产品以及工具的全部装配过程，装配过程仿真提供了选择最适合过程的工具的功能。
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利用人员过程仿真（Process Simulate Human），用户能够验证工作站的设计，确保操作人员能够到达、装配和维护产品零部件。人员过程仿真提供了强大的功能，用以分析和优化人工操作的人机工程，从而确保根据行业标准实现人机工程的安全过程。使用人工仿真工具，用户能够进行真实的人工工作仿真，并根据行业标准的人机工程库来优化过程周期时间。
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利用Process Simulate Spot Weld，从早期规划阶段到详细工程阶段以及离线编程，用户能够在一个三维图形的仿真环境中设计和验证电弧过程。Process Simulate Spot Weld简化了制造工程任务，比如焊点在工作站的分布，以满足几何和周期时间约束，并从一个经过分类的库中选择最适合的焊枪，以便重新使用已有的焊枪和工具。
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利用机器人过程仿真（Process Simulate Robotics），用户能够设计和仿真高度复杂的机器人工作区域。利用过程仿真工具，比如循环事件求值程序和经过模仿的特定机械手控制器，能够简化原本非常复杂的多机械手区同步化过程。该机器人仿真工具提供了这样一种功能——为所有机械手设计一个无冲突路径，并优化其周期时间。
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利用试运行过程仿真（Process Simulate Commissioning），用户能够简化已有的从概念设计一直到车间所有阶段的制造和工程数据。试运行过程仿真提供了一个通用的集成平台，以供各种学科参与到生产区/单元（机械的和电子的）的实际试运行之中。利用试运行过程仿真，用户能够仿真实际的PLC代码，使用OPC的实际硬件以及实际的机器人程序，从而确保最真实的虚拟试运行环境。
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智能制造之路：数字化工厂 4.5 产量优化
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利用产量仿真来优化决定生产系统产能的参数。通过将厂房布局与事件驱动型仿真结合在一起，促进这种优化的实现。这样可以快速开发和分析多个生产方案，从而消除瓶颈、提高效率并增加产量。
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工厂仿真是关于生产、物流和工程的仿真软件（见图4-31）。它是面向对象的、图形化的、集成的建模、仿真工具，系统结构和实施都满足面向对象的要求。
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图4-31 生产和物流系统仿真功能组件
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工厂仿真可以对各种规模的生产系统和物流系统，包括生产线进行建模、仿真；也可以对各种生产系统，包括工艺路径、生产计划和管理，进行优化和分析；还可以优化生产布局、资源利用率、产能和效率、物流和供需链，考虑不同大小的订单与混合产品的生产。
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用工厂仿真可以为生产线中的各种生产设备、生产线、生产过程建立结构层次清晰的模型。这种模型可以包括供应链、输送系统、储存系统、生产资源、控制策略、生产过程、管理过程等。用户通过各种分析工具、统计数据和图表来评估不同的解决方案并在生产计划的早期阶段做出迅速而可靠的决策。
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1.实现生产线、生产物流的仿真模拟
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整个生产过程包括各种自制的生产设备和输送设备，也包括特定的工艺过程、生产控制和生产计划。针对这样一种特殊的、较复杂的、大型的生产线的仿真，要求仿真软件必须首先具有较复杂的生产系统和控制策略仿真的能力；也要求仿真软件具有良好的灵活性和扩展性，以满足各种特殊的情况。Plant Simulation完全具备上述的技术能力。工厂仿真的面向对象的技术、层次化的结构、对象的继承性和灵活的控制方法保证了对大型的、较复杂的生产系统的仿真。
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2.面向对象的技术
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工厂仿真是用C++实现的关于生产、物流和工程的仿真软件，是面向对象的、图形化的、集成的建模、仿真工具，系统结构和实施都满足面向对象的要求，并内置了建模语言SimTalk。
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