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现代生产线设计的技术:软件模拟技术

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dgun|  楼主 | 2011-12-29 16:48 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
随着计算机技术的飞速发展,应用于工业和建筑业的软件技术和控制技术也日新月异,在2D领域,计算机绘图早已经取代了传统的图纸。作为2D绘图的扩展,软件模拟技术正是由传统的建模技术结合计算机绘图技术而逐渐产生的。而且,随着编程技术的不断成熟发展,软件虚拟技术也由最初的静态模拟(计算机建模)扩展到了动态模拟(生产流程模拟),达到了传统设计已经无法达到的层次。所以,一提到虚拟技术,现代一般都分成静态模拟和动态模拟两类加以区分,因为其中用到的软件和思维几乎完全不同。静态虚拟技术相对要简单的多,其实就是计算机建模,在计算机内构建静止的机械或者建筑,需要的知识基础是设计方面的;比较有名的软件是AutoCAD系列、Solidedge系列和Pro Engineer系列。而动态模拟则相对复杂,应用范围也限制在工业生产当中,需要的基础知识是加工、运输和生产流程等方面的。本文介绍的重点,正是这种动态虚拟技术在工业生产线设计,特别是风力发电机以及其配套产品生产线设计中的应用。
相对于传统的设计方法,软件模拟技术可以解决更多投资建厂前难以验证的问题。举个简单的例子:某厂要投资建设一条生产线,制造产品S,为此所需要的生产原料包括A、B和C,顺次加工流程中需要的机械包括L、M和N。这里面需要考虑的过程如下:
1. 原材料ABC分别被购进储存入原料仓库;
2. A和B被从原料仓库中取出,经过机械L变成中间产品D,然后被送到机械M前准备再加工;
3. C被从原料仓库中取出,送到机械M前,和中间产品D加工后变成了产品S;
4. 产品S被送到机械N上进行包装,成品被送入成品仓库。
传统设计可以做到的包括简单的流程设计、加工衔接、简单的工人方案以及简单的投资方案。之所以说简单的方案,是因为许多生产过程中的问题传统设计人员无法进行验证:要达到年产量X,月运输成品数量为Y 的最小仓库面积是多少?原材料储存多少才能够达到不耽误生产也不占用资金?多少台机械L和M的加工速度才能保障供给机械N 的满负荷?中间需要的储存空间最小多大? 等等。如果忽略这些问题而进行设计的话,那么一定会造成无谓的资源浪费;在如此简单的一个流程中造成的浪费可能很少,但在造船、汽车制造、风能产品制造等大型的机械工业流水线上所能造成的浪费,可能会以百万欧元计。只有通过软件模拟,在计算机中1:1构建生产流程,通过模拟生产流程才可以清楚的看到,到底怎么样设计才是最优方案。

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沙发
dgun|  楼主 | 2011-12-29 16:49 | 只看该作者
相对于传统的设计方法,软件模拟技术可以很方便的植入新技术。现代生产技术总是在不断的更新变化,甚至在投资建设过程中,一种革命性的加工技术就有可能出现。使用传统设计方法,都是来自以往加工技术的经验,所做出的设计方案,也并不会考虑也许并不十分成熟的新的加工技术,因为该新技术还没有通过生产进行验证。而软件模拟,则可以在设计过程中加入新的生产技术与传统技术进行对比,考虑投入和产出的关系以及使用该新技术所承担的风险等。很多软件模拟方案,甚至可以使用传统技术设计,并预留日后扩展使用新技术的空间,以便生产线日后升级。这种优势,对于变化非常快的工业生产是十分诱人的。例如汽车工业,几乎无一例外的使用了软件模拟技术进行厂房设计。

除了上面的优势,软件模拟技术的迅速扩展,跟它所能带来的经济效益是分不开的。根据德国工程师协会(VDI)公布的数据,通过使用模拟技术,可以使设计方案直接达到最优化设计,根据投资规模的不同,至少可以节约5%的总投资,而用于模拟技术的资金,最多大约2%。也就是说,投资上千万欧元的生产线,通过使用软件模拟技术,投入最多20万欧元,而节省的投资则会至少减少50万欧元。对于风能产品的生产线来说,投资额动辄几千万欧元,使用虚拟技术来设计厂房,在经济方面来考虑,也是十分必要的。

风能产业是一个崭新的产业,尤其海洋风能的利用,更是进入新世纪才提到日程上来的进行扩展想法。在设计海洋用风电机的生产线的时候,没有成型的设计经验可以应用,只能是利用老工程师的设计经验,通过软件模拟来构建虚拟的生产线,不断的融入新的加工生产技术,选择一个适合的时间点实现生产线进行生产盈利。如果您需要了解更多的关于软件虚拟设计的技术。

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板凳
davines| | 2011-12-29 20:09 | 只看该作者
顶起。

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地板
sqcumt123| | 2012-1-9 16:47 | 只看该作者
软件建模确实是一大进步,是设想最终呈现的巨大推动力

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