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数字化仿真技术概念范文1
关键词：三维仿真；城市规划；应用
Abstract: This paper from the basic concept and the significance of the development of 3D simulation technology, 3D platform to establish Shaoguan surveying and Mapping Institute as an example, the auxiliary city planning decision using three-dimensional simulation technology, can be in the city of real-time interactive scene simulation evaluation and analysis plan, provide more intuitive and scientific basis for planning management. In the application of engineering to promote the 3D simulation technology, how to build a good standard, database and platform system and discusses in detail to have great influence on the overall operating structure, construction method of updating maintenance measures and other supporting mechanism. Finally, several typical cases to illustrate the practical application of 3D simulation technology application in city planning work.
中图分类号：U412.1+2 文献标识码：A 文章编号：
1.引言
近年来，三维及相关技术得到了讯速发展，过去无法突破的城市复杂性描述、海量信息管理等技术瓶颈相继被攻克，计算机硬件不断提高，以虚拟现实技术、三维展示技术为核心的内容的技术得到快速发展。
三维仿真技术在规划中的应用主要是通过对城市地形、建筑及其它人工设施进行三维地理建模，形成覆盖全市的数字城市立体场景，同时结合虚拟仿真等技术，实现城市的三维可视化管理，是提高城市规划编制技术水平，实现科学规划的有效手段，是推进“数字城市”、“和谐城市”建设，实现公共事务可视化管理的基础保障，可以促进经济社会的全面可持续发展。
2.基本概念和意义
城市三维仿真是城市空间信息在计算机环境中的三维直观表达，是数字城市概念城市规划、建设、管理领域的延伸，同时也是数字城市建设的重要基础内容。城市三维仿真技术在规划中的应用前景主要有以下几个方面：
⑴ 完善韶关市数字化规划控制体系，实现城市规划精细化管理
实现从总规-控规-修规的全面三维数字化控制目标，在以往基于控规的城市规划统一管理平台的基础上进一步细化、深化和优化规划管理工作，使韶关市城市规划管理进入精细化管理阶段。
⑵ 创新规划理念和技术方法，提高规划编制的科学水平
利用三维数字城市、GIS等信息化技术，为规划编制过程中的信息采集、指标分析、方案决策、成果展示等工作提高新方法，实现控规编制的技术方法信息化和过程管理信息化，体现规划编制“科学性”、“过程性”、“动态性”特点。
⑶ 实现城市规划可视化管理，迈入规划管理数字化时代
城市三维仿真技术将全面突破传统二维空间系统诸多限制，建成三维全景数字规划支持系统，为有关领导和管理部门对城市规划、建设、管理的重大问题决策，提供准确、实时的信息支撑及直观、真实的可视化和互动操作环境。
3.工作内容及应用
韶关城市规划三维辅助决策支持系统利用三维仿真技术建立城市三维虚拟环境，在城市规划、建设的各阶段进行城市现状及规划的三维模拟描述，为决策者提供直观、科学、准确的城市规划宏观决策支持，满足规划业务审批管理的应用、成果的展示及规划方案管理和评审的需要。
韶关城市规划三维辅助决策支持系统项目主要包含软件和三维数据建模两方面的工作。项目共投入280万，计划在三年内完成。2011年6月开始进行系统开发和三维建模，2013年5月份，系统主要体系结构开发完成，并完成韶关主建城区三维模型数据生产制作。
（1） 数据建设内容
数据建设主要包括数据标准制定和三维数据建模两部分。
制定数据标准和技术规范是实现系统互联互通、资源共享的重要基础工作，也是后期数据更新、管理、维护的依据。数据标准建设主要包括：三维数据采集与制作标准、三维数据更新规范。
三维数据建模是系统建设的基础，以及各种应用和分析的依据。初次项目建设覆盖范围为主城区50平方公里的基础模型建设工作（建筑物约有30平方公里）：其中包括约15平方公里的精细模型、10平方公里的标准模型、50平方公里的地形及市政配件模型。
（2）系统特色及基础功能
体现三维场景的美观和真实性；是一套安全、可靠、稳定，功能强大的系统。在应用于实际规划工作中，发挥辅助决策作用，系统的布局合理、操作简便。可进行场景浏览漫游、重点导航、路径导航、图层控制、场景输出等。三维数据应用广泛，可广泛应用于规划、市政、城管、公安、交通、旅游、房产等行业领域。
（3）城市规划辅助决策
提供直观的三维可视化环境；提供多种空间数据、规划专题数据的叠加分析功能；三维辅助设计、建筑信息查询。规划地块查询、用地红线查询、空间量测、地形分析、规划辅助分析。方案比对、日照分析、控高分析，视域分析、通视分析、指标分析，三维标注、图形绘制、路网绘制、规划元素库、三维模型库，管网查看、管网查询、管网统计、管网分析等。4.在城市规划中的应用实例
（1）规划方案对比分析
利用虚拟的三维场景，使城市的规划工作不在于仅仅建立在平面图上做规划，三维的场景模型使规划变得更简单直观。一般人都能参与到城市的规划中去。如某个小区的三旧改造工程，通过三维仿真模型，规划前后的场景就一目了然了，为设计者提供了思路。规划前后的场景如图1所示：
图1
（2）日照分析的功能
在城市建筑规划设计时，日照分析是必不可少的一个环节。通过对待规划建筑物的高度、形状进行模拟，应用TerraExplorer Pro 提供的接口，在系统中很容易就继续日照分析。如在城市的某个小区旁欲修建一座建筑物，建筑物对小区附近的楼房的日照影响分析情况如图2、3所示：
图2建筑物上午八点钟的日照情况
图3建筑物下午15点钟的日照情况
（3）地下管线信息的查询功能
在旧城区的改造中，决策者需了解地下管线的状况。可以直接三维系统中反应出来，如图4所示：
图4
（4）建筑信息的查询功能
将前期测绘的建筑物数据属性信息输入数据库中，使用户点击具体的建筑物时能够显示其详细的属性信息，在表达上更加直观。如图5所示：
图5
5.结语
三维仿真技术能够促进规划工作从“定性分析”到“定量分析”，从“平面规划”向立体规划“的转变，实现城市规划的精细化、科学化管理。三维仿真技术的应用，明显的提高规划审批的效率和方案设计的科学科学性，避免了传统规划评审采用大量设计文稿的方式，极大提高了设计单位、业主单位和管理单位的沟通效率，协调了与周围建筑群的空间、色彩、材料，有利于体现城市的特点，促进城市的可持续发展。
参考文献：
[1]彭一刚著，建筑空间组合论，北京；建筑工业出版社，2008.
[2]朱礼俊，《论建设三维虚拟城市的决策依据》。2006年综合性测绘学会研讨会论文集，宁波测绘学会，2006.
数字化仿真技术概念范文2
关键词：数字化；设计；农机；应用
1关于数字化设计技术
数字化设计是随着计算机在各个行业应用和辅助下而诞生的一门新型技术，因此，数字化设计技术的核心和发展，其实是以计算机信息处理技术在数字领域的升级与应用为依托（如压缩与编码）。CAD（计算机辅助设计）就是最早应用在设计与制造行业中的数字化技术，而且涵盖非常广泛，有效推动了设计技术的应用与升级，也在很大程度上拓宽了数字化设计技术的应用领域。[1]数字化设计技术的关键是以打造呈现产品形态的信息平台为基准，借此生成以计算机为核心的数字化模型，然后再将其渗透到产品开发的各个环节，从而实现不需要再借助实物模型就可以完成产品开发的目标。其核心优势主要体现在如下几个方面。
1.1优化设计的实用性与消解缺陷
不同的设计环节，会对产品生出不一样的定义，具有很大的不确定性；而且各个类型的定义模块在彼此转化时，非常容易造成数据的流失。这就造成数字化设计会形成定义产品的单一模型，但这种单一性会随着信息密集程度的改变而导致产品模型也随之发生转化，如全信息化模型和集成类产品模型的差别。对数字化设计而言，这其实是一种有效的技术辅助，从而让设计更具针对性与有效性。但同时，因为数字化设计的概念还是过于抽象，所以会在制造环节存有不足之处,需要反复修改和测试。这会加大成本的耗损，并拉长了产品上市的时间。为此，需要在制造实物模型之前，先进行大量且有效的仿真分析与测试，不断消解设计缺陷。
1.2优化数字化设计合作
对于所有的设计工作者而言，一个产品项目的设计与开发，必须结合不同小组的特色与优势来进行科学化的分工协作。唯有这样，才能实现技术优势的全面整合，共同搭建出更加完善和具有可行性的数字化制造模型，以此提高设计和开发的效率。
1.3减少对实物模型的依赖
数字化技术的应用，让设计越来越脱离了对实物模型的依赖，并且可以通过仿真技术的不断测试和分析，将设计中存在的缺陷尽可能地剔除，从而达到制作出与设计要求最匹配的实物模型。这将大大缩减产品的开发成本，提高设计的成功率与效率。
2数字化设计技术在农业机械设计中的应用
2.1行业竞争推动数字化技术的普及
随着社会的进步与发展，农业机械设计越来越希望让消费者具备更多的选择性。因此应用创新和减少故障发生率，成为优化农业机械产品设计的必经之路。为了降低常见故障的发生，在设计时就必须采取相应的改进方法，并提前进行仿真推演与测试，一旦验证了改进方法的有效性，就能将制造与生产环节的成本纳入可控范围，极大地增强了企业在同类农业机械产品中的竞争力。于是更多的农业机械制造企业为了赢得市场，就会加大在设计环节的创新投入来获取消费者的认可。农业机械行业采用以数字化技术为支撑的决策模式，相继开发出了知识型数据库，进一步加大了整个行业对数字化设计技术的应用程度。
2.2在普及中优化了虚拟化现实技术
数字化技术应用的普及和升级，加快了农业机械产品设计向虚拟化现实技术的转化，并通过融入和吸收诸如多媒体与3D图形新形态，让设计者在进行产品设计时拥有了更为真实的多维体验，也让用户能对产品的性能有了更具体的视觉感受，极大地优化了产品性能和提高了上市成功的概率。特别对于农业机械这种相对复杂的产品，设计意图与应用效果之间会存在很大的差距。虚拟化现实技术的出现，不仅有效解决了农业机械的设计与应用两个环节无法实现无缝对接的难题,而且优化了针对农业机械的设计周期长、内部结构复杂等问题的处理办法，让农业机械的产品性能通过模拟性应用来进行验证，然后再根据验证情况着手进行改进。在设计目标完成后，便可让目标用户来对产品结构和性能进行模拟应用评估，并从他们口中得到最有效的反馈建议，使产品在上市后就能获得用户的极大认可。目前农业机械设计，首先是借助CAD系统形成模型，再将其导入虚拟环境中，以此提高设计的可视化程度。其次是利用VR-CAD（虚拟现实-计算机辅助设计）系统帮助设计者在虚拟化的环境中进行设计。但我国在虚拟化技术层面的研究还处于相对滞后的阶段，仍需对更为系统和完善的研究理论与应用方案进行深入探索。
2.3加强数字化设计的协同性
农业机械生产企业既要参与市场竞争，同时又要实现跨企业的协同合作，以满足客户越来越个性化的定制需求。因此协同化设计同样成为农机企业生存与发展的重要经营手段，并可能成为整个行业创新发展的重要方向。为了从浩瀚的技术信息与零件资源中找到有效的资讯，就必须对搜索技术加以优化。比如某个服务器存储了上百万的零件信息，而且还在不断成级数增加。农机企业在进行新产品设计时，就要对需要的零部件的参数和性能进行搜索，并且探讨怎样才能匹配到有效的供应商客户端。随着数字化设计技术在农业机械领域应用影响的不断扩大，设计者、供应商与制造商之间，必须在设计端就要开展深入的协同合作，才能借助各自的资源与软件技术优势，实现新型农业机械产品的不断升级，并从设计和制造两个环节不断提升产品的国际竞争力和生产效率，并确保达到最佳的制造品质。
3农业机械数字化设计技术的创新之处
农业机械本身属于制造业的范畴，产品种类齐全且复杂，优势是国内外的市场需求体量非常巨大。近年来，我国企业将数字化技术应用于大型农业机械的研究与开发，其力度越来越大。通过引进更多的工程技术和仿真技术来对产品性能进行设计和检测，希望能借此不断优化产品结构和性能。对今后的研发趋势应多关注如下几个重点。
3.1强化产品的创新思维
以往产品创新只是针对少数用户，根据他们的需求对产品原有技术做一些优化，在局部功能上改善和某些实用操作上升级，进而满足他们的需求。而今后的农业机械设计将更加重视产品的原始创意设计，将以克服人们农艺作业上的困难和满足人们对生产力提升的需求（含潜在的需求）为创新点，通过对某一需求市场的分析，并在得到评估和确认后进入到技术层面的匹配性论证，然后对具体产品设计中的各种难题逐一筛选与解除，进而切入到制造环节各种元件的经济技术指标的分析、供应商设备和配件的优选和确认，以及更细化的加工流程的取舍和确认。
数字化仿真技术概念范文3
【关键词】城市仿真；应用系统；城市规划
一、引言
Bill Gates认为：“在当今世界，一座城市如果不跟踪最新观念，将技术运用到极限，明天它就可能成为一座鬼城。” 近年来，伴随着计算机及网络技术的飞速发展，数字化潮流已是全球经济发展的必然趋势，建立在城市信息化平台上的虚拟银行、虚拟商务、虚拟政府、虚拟学校、虚拟影剧院、虚拟旅游、虚拟医院等已纷纷出现。由于城市的各个子系统都可以在计算机中直观地发映出来，从而可以很方便地对城市的物流、人流、信息流进行集中而有效的控制和管理。所以，如何利用先进的计算机技术实现现代城市本身的数字化，是城市管理者、规划部门、企业、城市居民所共同关心的问题，而城市仿真技术作为数字城市的支撑技术之一，也成为当前的研究热点。
二、城市仿真技术简介
2.1什么是城市仿真
城市仿真(Urban Simulation)对大多数人来说，还是一个比较陌生的概念。简单来说，“城市仿真”就是将“虚拟现实”技术应用在城市规划、建筑设计等领域。近几年，城市仿真在国内外已经得到了越来越多的应用，其前所未有的人机交互性、真实建筑空间感、大面积三维地形仿真等特性，都是传统方式所无法比拟的。
2.2与传统方法的比较
传统的规划、建筑设计表现方法基本包括以下4种：人工手绘、建筑微缩模型、建筑效果图和三维动画。其中，人工手绘（或非真实渲染-NPR）只是偶尔作为点缀用在早期的概念设计中。建筑效果图、三维动画、建筑微缩模型是目前广泛采用的三种方式。由于其市场的成熟，单做其中某一个或几个方面即可支撑一个中型公司(100人以下)的发展。
这三种方法虽然流行，但它们各自的不足还是很明显的。制作建筑微缩模型需要经过大比例尺缩小，因此只能获得建筑的鸟瞰形象，无法以正常人的视角来感受建筑空间，无法获得在未来建筑中人的真正感受；常用的效果图表现也只能提供静态局部的视觉体验；三维动画虽然有较强的动态三维表现力，但不具备实时的交互性，人是被动的，而且对方案的修改以及观察路线的变化需要重新计算，几天甚至几周后才能看到结果。
而在城市仿真应用中，人们能够在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的建筑或城区进行身临其境的全方位的审视：可以从任意角度、距离和精细程度观察场景；可以选择并自由切换多种运动模式，如：行走、驾驶、飞翔等，并可以自由控制浏览的路线。而且，在漫游过程中，还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较。这是传统的建筑效果图和预渲染回放的三维动画所无法达到的。
2.3城市仿真技术的重点
1、在一定软硬件的基础之上，创建尽可能真实的场景
在城市仿真中，场景的真实感是最为关键的一个因素。而如前面已提到过的，由于实时三维渲染的要求及硬件显示能力的限制，场景的复杂程度不能太高。同时，由于实时仿真技术的限制，一些比较费时的渲染选项，如动态阴影、Bump map等实现起来还有一定困难。这些都会直接影响场景的真实感。
在硬件渲染能力的限制下，为创建尽可能真实的场景，一方面需要发掘各种软件的功能，进行优化组合；另一方面，要发展更为高级的算法，如程序几何（Procedural Geometry）和分形算法（Fractal Mathematics）。
但“发展算法”不是一件简单的事，非个人所能为，只能是由某家公司开发出相应的软件，我们再来应用。所以，从一般的制作者而言，要创建真实场景还是在于充分利用各种已存在的软件工具。从实际的开发经验来看，主要有以下几种软件：
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实时三维模型创建软件：Multigen Creator；
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纹理处理软件：Photoshop
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实时场景管理/驱动软件：Vega
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辅助软件：
建模方面可以用3DsMax/Maya辅助，Maya有免费的flt文件(Multigen Creator格式文件)输入/输出插件，3DsMax则要通过Okino Polytrans软件来进行格式转换；
在三维纹理贴图方面，可用DeepPaint 3D和Deep UV辅助；
在灯光效果贴图方面，可用Lightscape；
AutoCAD用于接收用户原始DWG文件，预览并输出DXF。
在项目之初，就要详细规划、分配任务，根据任务思考如何充分利用上述各种软件达到最终效果。除了从这几个方面着手以外，我们所能期待的就只能是计算机硬件显卡能力的迅速提高了。
2、在三维漫游的基础之上，开拓新功能
不满足于仅仅简单的三维场景漫游，在此基础之上进行人机互动效果的开发，并和用户应用紧密结合，如在Vega/VC下开发数据库点击查询、三维/二维结合、多媒体结合、3D GIS(地理信息系统)等。 三、城市仿真应用系统与城市规划
由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一。从总体规划到城市设计，在规划的各个阶段，通过对现状和未来的描绘（身临其境的城市感受、实时景观分析、建筑高度控制、多方案城市空间比较等），为改善人居生活环境，以及形成各具特色的城市风格提供了强有力的支持。规划决策者、规划设计者、城市建设管理者以及公众，在城市规划中扮演不同的角色，有效的合作是保证城市规划最终成功的前提。城市仿真技术为这种合作提供了理想的桥梁，运用城市仿真技术建立的城市仿真应用系统能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众在一个统一的平台上，可从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图，这样决策者的宏观决策将成为城市规划更有机的组成部分，公众的参与也能真正得以实现。这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。
3.1城市仿真应用系统的应用范围
城市仿真应用系统可被广泛应用于规划设计、方案评估、领导决策、规划审批、市民公示、宣传展示及招商等各方面。
3.2城市仿真应用系统的特点
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仿真的虚拟环境:
类似于时下流行的三维动画，同样是通过强大的三维建模技术建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。但是城市仿真技术建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求，属于科学仿真系统；而传统动画的三维场景则是由动画制作人员根据资料或想象绘制而成，与真实的环境和数据有较大的差距，严格意义上来说属于一种演示作品。
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多方式、运动中感受城市空间：
在城市仿真应用系统中，可以全方位，多种样式（步行、驱车、飞行、UFO等），完全由用户自由控制在场景中漫游。城市仿真技术与传统的三维动画最根本的区别就是：传统动画的观察路径都是预先设定好的，用户只能按照事先设定的路径浏览场景；而城市仿真技术可以由用户在三维场景中任意漫游，人机交互，甚至还可以使用专用的头盔把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来，产生一种身临其境的错觉。这样一来，很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。
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实时多方案比较：
运用城市仿真应用系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，……所看即所得，只要修改系统中的参数即可，而不需要象传统三维动画那样，每做一次修改都需要对场景进行一次渲染。这样不同的方案、不同的规划设计意图通过城市仿真技术实时的反映出来，用户可以做出很全面的对比，并且城市仿真应用系统可以很快捷、方便的随着方案的变化而作出调整，辅助用户作出决定。从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金。
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三维空间信息交流：
城市仿真应用系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口与GIS信息相结合，从而可以在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理等需要。此外，城市仿真应用系统还可以与网络信息相结合，实现对三维空间数据的远程操作。
3.3城市仿真应用系统的功用
一套完善的城市仿真应用系统能够很好的展示城市规划、宣传城市建设、提升城市形象。系统根据城市的当前状况和对城市的未来规划，将城市的过去、现在和将来任意时间的情况展示在规划设计者、政府决策者、投资开发者和普通市民面前。系统首先根据城市的当前状况和对城市的规划资料完成城市的设计，然后该系统的交互控制软件可以帮助使用者从不同角度遍历城市的各个部分，帮助有关人员作出决策。
提高项目管理能力和效率
规划部门使用城市仿真应用系统，可以使方案评估更为准确、公正和快捷。另外，如果系统中需要增加新的项目，或其中的项目遇到方案修改，可以随时导入或更新系统的数据信息，并且可供日后存档，极大地方便了政府规划管理部门的管理工作，提高了效率，节省了成本。
提高公众参与度和部门协同作业
由于城市仿真技术打破了专业人士和非专业人士之间的沟通障碍，使得各部门能够在统一的城市仿真应用系统平台下进行交流，能更好的理解设计方的思路和各方的意见，能更快的找到问题、达成共识和解决一些设计中存在的缺陷。
提高方案设计和修正的效率
通过城市仿真应用系统，我们可以很轻松随意对设计方案进行修改，改变用地布局，改变建筑高度，改变绿化密度，改变外立面的颜色……所看即所得，只要修改系统中的参数就可以轻松实现，大大加快了方案设计的速度和质量。
提高展示和城市形象宣传的效果
城市仿真应用系统的沉浸感和交互性不但能够让用户获得身临其境的体验，同时还能随时获取项目的相关数据资料。对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，城市仿真应用系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正的参与到项目中来。当项目方案最终确定后，也可以通过视频输出制作多媒体宣传片，进一步提高项目的宣传展示效果。
四、结语
数字化仿真技术概念范文4
关键词：互联网Windows平台、互联网联控互联网空间站、互联网映射、互联网制造、资源重组
一、远程网络化制造概念
网络化制造是网络经济的产物，随着信息技术和计算机网络技术的发展，世界经济正经历着一场深刻的“革命”，这场革命极大地改变着世界经济面貌，塑造着一种“新世界经济”，即“网络经济”[1]。面对市场机遇，针对市场需要，利用因特网（INTERNET）为标志的信息高速公路，灵活而迅速地组织制造资源，把分散在不同地区的现有生产设备资源、智力资源和各种核心能力，按资源优势互补的原则，迅速地组合成一种没有围墙的、超越空间约束的、网络远程控制与连接手段联系一起，集中管理与使用－－企业网络中心。制造业遵循着从信息集成走向知识集成，从单一管理到综合集中管理的新的发展阶段。对市场的响应时间将成为21世纪企业赢得竞争优势的最主要因素。所以，以制造过程的知识融合为基础、以数字化建模仿真与优化为特征的“数字化制造”正成为制造技术发展的重要领域。
实施网络化制造技术的行为主体是企业网络制造业协同平台的构架，在这构架中实现从全生命周期来思考与模拟企业运作行为的一系列问题，面对市场机遇时的市场分析、资源重组分析、产品设计与制造管理，生产经营状态分析、企业网（内、外网）组建实施构成的网络化制造新概念。
网络化制造的实施技术涵盖了以下几方面：组织管理与运营管理技术；资源重组技术；网络与通讯技术；信息传输、处理与转换技术等，必须建立在以因特网为标志的信息高速公路的基础上，建立企业制造资源信息网，形成远程高速信息支持环境。
如果将制造工艺过程中的研究作为微观过程数字化的范畴，那么生产系统的布局设计与实际企业优化运作可作为宏观生产过程数字化的领域。数字化制造更重要、更困难的问题是在产品设计、制造活动中在互联中进行两个层次的虚拟过程，一是设计阶段用户能够自由地在任何地方都可以参与建立数字化产品模型，实现远程交互和沉浸式并行开发的虚拟环境，从而达到设计组人员、管理人员与用户预先体验产品性能的目的；二是在制造系统层次上，能够实现异地远程控制、远程仿真，对生产制造过程与性能进行有效而近乎实时的评价。数字化制造过程分析、评估、实时运作和全局控制是当今网络化制造科技发展和现代企业需求的必然结果。
QX_RIMS网络化远程信息协同管理系统，就是实现上述新概念、新思想，朝着网络化远程制造这个方向发展，与国际上刚开始发展的研究热点同步，必将对我国未来制造业发挥巨大的推动作用。
RIC通俗说三个概念：互联网Windows平台、互联网空间站、互联网远程联控。四个方向：远程通讯接口映射、远程视频界面映射、远程软件资源、远程双向交互协同。属于国际领先技术，已通过在美国、北京、天津、南京、厦门、广东的测试，并在港商、台商等企业应用，在汽车、机床、服装、珠宝、自行车行业进行应用性验证，真正实现信息高速、安全方便。
二、远程网络化制造集成
企业网络化集成关键是企业资源更新与整合协同工作平台构架。将企业生产经营活动中所涉及的相关要素（如人力资源、技术资源、设备资源、资金资源、环境资源等）在远程网络环境下有机地集成起来，符合企业生产经营活动工作环境，可以利用一切可利用的资源，及时、快速、准确地组织实施决策、市场调查、新产品开发设计与创新、生产、管理、营销、售前与售后服务等活动，从而极大地提高企业的工作效率、最大限度地降低成本，增强企业争夺市场机遇，大幅度地提高企业的经济效益和社会效益。
远程网络化集成包括系统服务器集成、企业数据集成（数据中心）、应用程序综合集成和企业资源集成，通过RIC集成组合构成一个虚拟企业，完成企业活动。
从软件资源来说，有网络结构模式：B/S结构、C/S结构；单机结构模式：执行程序、非执行文档（含图形文档）资料。
从操作平台来说：有Windows操作系统平台、Linux操作系统平台、Unix操作系统平台。
集成的目的：虚拟制造（制造包含：调研、开发、设计、加工、采购、销售、服务的全过程），只有综合全面的资源利用，依靠数字建模、仿真技术和虚拟现实技术，不受时间与空间的限制，完成模拟各层次的管理与加工过程，在远程网络计算机上将产品“制造”出来，并行地模拟出产品未来制造过程，乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预测、检测和评价产品的可制造性等。
QX_RIMS网络化远程信息协同工作管理系统创造性完全实现上述功能。
三、远程网络化制造的组成
远程网络化制造应该具有以下三种能力：
1)QX_RIMS网络化远程信息协同工作管理系统——远程协同交互工作能力（非S/B结构）；
2)图形工作站/服务器+数据管理中心+互联网联控信息中心，组合成虚拟数据化企业——远程运行、远程服务（什么地方需要服务，就在什么地方提供服务）能力；构成WAN/VLAN的有线与无线的混合网络结构。
3)实现企业活动在于用户需求、计划、设计、制造、生产、质量、经营等方面，进行实时、高速、跨地区地实现信息存储、交换和通讯，而且设置方便——高速远程通讯能力。
为了具备上述三种能力，必须要有一个实现上述功能的远程协同工作网络平台构架RIC和远程通信技术QCS协议组成。
远程网络化制造有以下三种远程网络类型，突破传统的网络集成框架：
1)一主多从型（离散型）网络系统：
2)专有技术型（连续型）网络系统：
3)动态联盟型（随机型）网络系统：
远程网络化制造的关键技术是同时适应上述三类网络集成框架，在一个平台集中完成以下八种基本网络工作，是一种适应跨越多平台,多台服务器机,多域名,多端口优化组合的平台,突破局部网构架，形成自由网络构架，能够机动灵活进行资源整合集中管理的应用模型.在这种平台下管理企业所有的资源,只要具有权限的合理用户,可在任何地方只要具备上网条件的情况进行以下工作.
1）企业信息网络与通讯
2）设计与制造网络与通讯
3)产品工艺网络与通讯
4)生产管理网络与通讯
5)电子商务网络与通讯
6)电子财务网络与通讯
7)企业办公网络与通讯
8）工程分析与计算网络与通讯
网络化制造八种网络工作都涉及五种关键技术：
(1)建模技术：产品模型、工艺模型、工艺仿真、制造数据表和制造规则、生产模型。
(2)仿真技术：构造虚拟环境，包括从宏观、微观两个角度进行生产系统、加工过程和加工单元的仿真，以支持制造全过程。
(3)可制造性评价：基于规则或基于方案，通过工艺模型和生产系统动态模型，应能精确地预测技术可行性、加工成本、工艺质量和生产周期等。
(4)系统集成Web支撑技术：M-OA、office、CAD/CAE/CAPP/PDM/CAM平台、数据库、ERP等。
(5)虚拟现实技术：数据资源、软件技术和虚拟现实协同计算平台。
这就是说，在QX_RIMS网络化联控信息协同工作平台，能够整（组）合、管理资源、资源，从而能够最大利用资源，发挥资源效益，能够实现最快应用世界上最先进的技术。
四、远程网络化制造协同工作平台构成
整个系统运转都是处在团队协作工作环境，所有的活动均可认为：数据的索取、数据加工、数据。
4．1QX_RIMS网络化远程信息协同管理系统由四个协同工作模块：
1、互联网联控RIC
2、互联网Web远程登录remote
3、互联网办公(互联网桌面办公office,互联网电务办公OA)
4、互联网企业文化展示
4．2互联网联控RIC资源
由三个部分组成：程序资源管理器、QCS控制器、QCSWebServer。
程序资源管理器：主要作用将分布资源变为集中资源，将过去的资源优化为当今资源，将有限资源变为有效资源。
QCS控制器：对用户管理、程序管理、资源使用权限管理，系统端口管理、系统授权管理。
QCSWebServer：主要实现远程连接与控制，服务器脚本文档连接与应用程序启动。平台如下（互联网上高速运行CAD、CAM、ERP、加工仿真软件）：
4．3互联网联控remote远程桌面登陆
由三个部分组成：公司服务器远程维护，RIC资源服务器联控，目标服务器远程登陆。
公司服务器远程远程维护主要解决远程维护服务器，RIC资源服务器联控主要是实现企业内部资源整合、外部资源交流，促进资源效益最大化，目标服务器远程登陆主要用于局部网计算系统管理。
(1)制造业共享信息可分为三大类：工程类主要为产品设计与制造包括产品信息和工艺信息提供信息服务；管理类主要面向产品管理提供ERP信息服务；市场类主要面向客户提供电子商务信息服务、产品制造信息。
(2)制造过程网络化服务。对制造业企业活动来说，主要强调规划过程、制造过程、管理过程、服务过程。这些“过程活动”就要转化为“数据信息”，通过网络交流。集中体现在过程活动信息；跟踪过程活动信息，加工过程活动信息，交流过程活动信息，共享数字化产品信息，建立一个虚拟产品的“图书馆—集中数据中心”。
五、远程网络化制造图形工作服务
在互联网上提供图形工作服务（含：又称互联网Windows设计桌面平台、图纸存储服务管理系统，图纸浏览服务系统，图纸信息管理服务系统，产品自动化加工通讯DNC系统）具备以下效能：
1）具有高速产品造型与制图CCG，以及具有自动存储与查询、获取、发送PACS功能；
2）具有方便的辅助设计与绘图工具
3）具有常用标准件、基础件（模具）辅助绘图
4）具有CAD/CAM/DNC一体化的集成平台
5）具有协同作战的工作环境
5．1CCG切削构造几何造型：
具有以下造型功能：快速倒角、倒圆；柱锥形体、长方体、球体、园环与弹簧；园孔构型、钻中心孔；键槽构型、环槽构型、退刀槽构型、螺纹构型、切割构型；花键构型、齿轮构型；椭圆构型、蜗抡构型。解决80%以上的基本造型的速度。形体越复杂，效果越明显。
5．2方便的计算机辅助设计（机械设计）
在CAD平台上，可以边绘制、边设计计算，对齿轮、蜗杆、螺栓、弹簧、轴承进行强度、疲劳计算，尺寸公差查询。
5．3CAD/CAM/DNC一体化的集成平台
在该造型环境中能够对产品进行常规工艺、数控工艺规划、编制，并对工艺进行NC程序仿真模拟，模拟成功可进入实际机床加工模拟（对毛坯、夹具、装夹方式、刀具、机床参数、切削参数、换刀点。。。。。。），对工艺进行综合性评估。
5．4协同作战的工作环境
在RIC服务器启动远程监控S，客户机启动远程监控C，在RIC服务器上可以看到各客户机图标，只需选择图标，就可以观察对方绘图，采用网络电话及可进行消息对话。
五、其他服务
如多媒体教学、远程监控、广告制作与服务、人力资源管理、商务管理等等。
参考文献
[1]陶德言．知识经济浪潮．北京:中国城市出版社，1998
[2]杨叔子,吴波等．网络化制造与企业集成.中国机械工程．2000(1-2)：45-48
[3]Camarinha-MatosL.M.,AfsarmaneshH.,C.GaritaandLimaC.Towardsanarchitectureforvirtualenterprises.JournalofIntelligentManufacturing,1998(9):189-199
[4]梅绍祖,吕殿平.电子商务基础.北京:清华大学出版社,2000
[5]DavidKosiur[著].陈曙辉等[译].电子贸易.北京:清华大学出版社,1998
数字化仿真技术概念范文5
[关键词]数字样机技术，工程设计，应用研究
中图分类号：TB21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0382-01
一、前言
数字样机技术是使用数字代替实物进行产品数字化设计的技术。使用数字样机能够快速灵活的进行设计，而且更加有真实感。并且能够缩短研发周期，降低成本。
二、虚拟样机技术的概念
虚拟样机技术是一种通过综合运用计算机辅助设计中先进的建模、信息管理和多领域仿真等对产品进行设计和分析的方法。利用虚拟样机技术建立产品计算机模型，对模型进行仿真分析，根据分析结果指导产品的后续研发以及产品的改进设计；同时可以分析机械产品在不同应用环境下的整体性能，进而对产品的质量性能进行评价。
在以往的机械产品研发过程中，对方案进行论证、根据经验进行初步的设计、后续的细节进一步修正或改进设计等一系列流程总是在不断的循环讨论当中。为了验证设计是否合理、可行，功能能否实现，还需要对物理样机进行多次的测试实验，根据实验结果，再对产品的设计方案进行改进，同时再次制造或改进物理样机进行实验以达到设计的要求。在机械产品设计和研发中应用数字化的虚拟样机技术改变了产品设计样机建造测试评估反馈设计的传统设计流程，避免了物理样机的生产及其修改加工，节约了设计研发成本。通过数字化的计算机辅助设计技术，可迅速缩短产品开发周期，同时也有利于不同设计工作的协同进行。
三、虚拟样机技术的特点
机械产品的设计是一个不断的循环过程。为了验证设计方案是否合理，需要制造样机进行性能测试，但设计过程中往往需要对设计及样机进行多次改进，才能获得符合要求的设计方案，这种设计方法往往耗时、耗力、耗物。
利用虚拟样机技术对机械产品进行的设计研发是一个并行的过程。通过对多种设计方案进行如有限元、运动学和动力学等仿真分析，对仿真结果比较，最终确定一个最优化的方案，产品研发周期短，研发成本低，有效地提高了产品质量。
1、全新的研发模式
传统的产品设计研发是一个串行的过程，而采用虚拟样机技术则可以实现产品不同设计工作的同时进行，通过仿真得到产品在不同使用环境下的动态响应，进而评价不同设计方案可行性。
2、产品研发周期短、成本低、质量高
基于虚拟仿真平台建立初步设计完成后的产品模型，对所建模型进行多次仿真试验，这样省去了样机的制作时间，缩短产品开发周期，同时也能够提高产品的质量和性能。
3、实现动态设计的重要手段
企业间可以通过网络将各自的产品的信息进行传递，以便双方就一些产品设计信息进行交流，同时可以就设计问题进行讨论，实现了不同时间、地点、人员对产品设计的进行。
4、支持产品的全方位测试、分析与评估
利用虚拟样机技术对产品在不同应用环境下的动态响应进行仿真，根据结果对产品结构进行分析，得到产品全方位的测试结果，有利于对产品进行全方位的分析和评估。
四、应用现状
数字样机技术在一些工程设计与制造技术较发达国家，如美国、德国、日本等已得到广泛的应用，应用领域从汽车制造业、航空航天业、国防工业到人机工程学、医学以及工程咨询等很多方面。所涉及的产品从庞大的卡车到照相机的快门、火箭到轮船的锚链。在各个领域里，针对各种产品，数字样机技术都为用户节约了开支、时间并提供了满意的设计方案。采用虚拟现实技术，基于数字样机软件，借助VR外设工具可对产品的不同层面（零部件级、组件级、系统级）进行数字化样机装配和维护，实现具有沉浸感的产品装配与维护，对产品装配性能、装配工艺性和维护性进行评估和优化，在设计阶段验证产品的装配和维护性能。如在宝马汽车公司，虚拟装配被用于验证整车装配，在整车总计806个装配操作中，有494个操作得到评估，并且据此制定了标准的操作规程。该公司为车门的装配操作设计了一个虚拟装配系统。该系统能够识别语言输入，完成相应的操作，当发生干涉碰撞时，能够发出声音报警。
洛克希德马丁在战斗机系统F-16项目研究中，为了解决F-16维护性和人因学方面的技术问题，公司经过多次论证，淘汰了基于金属实物模型方案，转而利用数字样机进行维护性和人因学设计评估与验证，从经济角度看，飞机装置的一次重新设计和样式翻新所
需要的金属模型的造价就会超出一个虚拟维修系统的费用。虚拟维护的其他优势还在于它比金属模型更能够缩短研制进度。利用金属模型的时候，设计组对模型进行设计审查的准备工作要花费数周时间；而利用虚拟维护系统，在几天内就可以将模型转换成虚拟维修模型，在一周内就可以将详细的分析结果返回到设计组。通过利用数字样机技术，极大地改善了维修性设计技术手段，该公司提出在以后的飞机维修性设计与分析中要广泛采用数字样机技术。
五、虚拟样机技术在机械领域的应用
产品的设计流程包含结构设计、结构有限元分析、系统运动学与动力学分析、控制系统设计、虚拟样机作业过程模拟、系统稳定性与安全性评价、系统故障预测及冗余设计等。该设计过程在设计初期就充分考虑结构系统与控制系统的相互耦合作用，并进行产品作业全过程的计算机模拟，预测产品的性能、寿命及可靠性，从而缩短了开发周期，降低产品开发成本和开发风险。
1.虚拟样机技术软件
比较有影响的有美国MSC公司的ADAMS、比利时LMS公司的DADS以及德国航天局的SIMPACK。ADAMS占据市场50%以上份额。其他软件还有：WorkingModel、Flow3D、IDEAS、Phoenics、ANSYS和Pamcrash。ADAMS（AutomaticDynamicAnalysisMechanicalSystem）软件是美国MDI公司（现已并入MSC公司）开发的机械系统动力学仿真分析软件，是目前世界上最具权威的，使用最广的机械动力学分析软件。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。包括ADAMS/ViewADAMS/Solver及其他扩展模块
2.虚拟样机技术在机械系统中有三种不同性质的分析
（1）机械系统的静力学分析：刚性系统。（2）机械系统的运动学分析：主要涉及系统及其构件的运动分析。当机构的自由度=0时，进行运动学分析。（3）机械系统的动力学分析：主要涉及由外力作用引起的系统运动分析
当机构的自由度>0时，进行动力学分析。主要有基于运动学和动力学可靠性分析技术：基于运动学和动力学虚拟样机制造技术；基于运动学和动力学结构综合优化技术；基于运动学和动力学机构优化分析技术（如多连杆杆系分析）；运动学和动力学设备故障分析技术；下面就我们机械压力机的曲柄连杆结构用虚拟样机如果处理来举例一下：
六、结束语
数字样机技术是使用数字代替实物进行产品数字化设计的技术，被广泛的应用。使用数字样机能够快速灵活的惊醒设计，而且更加有真实感。并且能够说短研发周期，降低成本。
参考文献
[1] 刘国昌，韩虎.基于ADAMS协同仿真技术的研究与实现[J].起重运输机械，2010（6）：38-40.
数字化仿真技术概念范文6
关键字：3D打印技术；古建筑；纹饰复原；应用；实现
3D打印技术是一项重要的生产制造技术，随着时间的推移，3D打印已不再仅涉及制造与加工领域，在技术还原与物体结构修复方面，也有着重大突破，随之在古建筑纹饰复原方面，也被小范围试用。我国多个地区的古建筑纹饰复原工作，均能明显的看到3D打印技术的身影，在3D打印技术日趋成熟的背景下，做好技术的应用与实现，对于更好的开展古建筑纹饰复原工作有着重要意义。
1、3D打印技术的概念
3D打印技术的概念，最早在1984年被提出，于1986在美国研制出第一台可用于实际生产的3D打印设备。早期的3D打印技术主要应用于工业生产，对于其余领域并不涉及。而后，随着3D打印技术的不断发展，其较强的实用性与便捷性，使其成为各行业及各领域最为青睐的制造设备。3D打印在学术上被称为“添加制造”(additivemanufacturing)技术，通过三维扫描的形式对物体结构数据进行集合，添加相应的材料，来实现打印与制造的目标。最早的3D打印技术应用，主要采用紫外线与激光切割的方式，而后随着应用领域的不断增多，CAD建模、测量、接口软件、数控等技术硬件，逐渐成为3D打印设备不可或缺的一部分。
2、古建筑的复原保护
古建筑的复原是指利用现代技术进行古建筑的修复工作，目前的古建筑修复复原工作基本以手工复原为主，在现代电子技术方面的应用较少，但3D打印技术的出现，打破了这一格局。3D打印技术，通过使用3D立体复原图像，根据提供的材料，对建筑物体进行三维立体的复原。3D打印技术的优势在于，能够较为真实的复原古建筑，与原有建筑的相似度，达到99%以上，在对细节的处理方面，3D打印技术与其余技术相比，不仅有着高质量的优势，同时对复原效率方面也有显著提升。经3D复原的古建筑真实性较高，符合现代古建筑复原与保护的需要。由于使用材料与加工工艺的不同，3D复原在保障真实性的同时，又能达到古建筑复原的安全质量指标，与以往技术相比，3D打印技术综合能力更强，更具有观赏性，这也在一定程度上提高了古建筑复原的经济价值与社会价值，为古建筑复原与保护工作提供有力支持。
3、3D打印在古建筑纹饰复原中的实现案例
3.1沈阳北塔建筑纹饰背景资料北塔寺建于清崇德八年（公元1643年）癸未仲春，顺治二年（公元1645年）乙酉仲夏告竣，是当时绕盛京城东、西、南、北四塔之一。据寺内碑文记载：“盛京四面各建庄严宝寺，每寺大佛一尊，左右佛二尊，菩萨八尊，天王四位，浮图一座，东为慧灯朗照，名曰永光寺；南为普安众庶，名曰广慈寺；西为虔祝圣寿，名曰延寿寺；北为流通正法，名曰寺。”四塔寺象征四大金刚威震四方，护国安民。后来经过政府的几次维修，北塔寺以自己独特的文化内涵和崭新的面目呈现在世人面前。3.2北塔纹饰的三维复原方法三维仿真技术是多种技术的综合，包括实时三维图形技术，立体显示技术等，对于三维仿真技术在古建筑中的复原，主要的思路是通过三维扫描构建数字化模型，研究如何将古建筑中的纹饰通过高清数码照相机进行空间外形、结构和色彩的拾取，以获得纹饰的表面空间坐标，再将纹饰的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，实现高清的数字化模型的构建。3.3数字化模型的3D打印实现在完成三维立体扫描之后，需要进行数字化模型的打印，该阶段需要使用计算机程序运算，将扫面数据进行归纳操作，对每一项3D打印数据，均需要进行精密的计算，使其符合数字化模型的标准，计算机程序在数字化模型的打印过程中扮演着重要角色，始终需要控制打印设备切割的角度，任何的偏差均会导致严重的后果，所以数字化模型的3D打印实现，需要借助计算机程序的帮助。
4、3D打印在古建筑纹饰复原中的可行性应用
古建筑纹饰是古建筑悠久历史与制造工艺的体现，对于历史研究与艺术发展有着难以估量的重要价值，但长期处于恶劣环境下的古建筑纹饰损毁严重，现已发掘的古建筑纹饰中，一半以上已出现不同程度的损坏，需要借助复原技术，进行古建筑纹饰的复原工作。3D打印技术在古建筑纹饰复原中面临的问题是三维扫描建模问题，由于大部分古建筑纹饰损毁严重，在三维扫描过程中，需要根据相关的历史文献，对扫描的结果进行修改，以此来对古建筑进行复原工作。与其余复原技术相比，3D打印技术在古建筑纹饰复原中缺少一定的灵活性，但从古建筑纹饰复原的社会价值方面而言，3D打印技术复原效率更高，质量更好，在古建筑的保护过程中，纹饰不容易出现质量问题，同时3D打印技术可对同一时期的古建筑纹饰进行修改复原，大大的减少了古建筑纹饰的复原时间，有利于古建筑纹饰复原工作的顺利进行。3D打印技术在古建筑纹饰复原中的应用可行性较大，但就目前的3D打印技术而言，仍然需要进一步的发展与改进，从而满足古建筑纹饰复原的需要，设计出符合古建筑纹饰复原的3D打印设备是问题的关键所在。3D打印技术在古建筑纹饰复原中的应用势在必行，在未来的古建筑纹饰复原的发展中，3D打印技术必然成为主要的复原技术，以3D打印技术为主体的古建筑纹饰复原体系必将形成。采用3D打印技术进行古建筑纹饰的复原，在真实性与复原效果方面，均有着难以超越的重要作用，充分的利用现代科学加工处理技术，提高古典艺术的还原与发展，对于提高古建筑的历史价值极为重要。
5、结语
作为重要的文化遗产，古建筑纹饰的重要价值不言而喻，不仅推动了区域的经济与社会发展，也能够充分的体现出该地区的文化发展水平，对地区的整体发展均有着难以替代的作用。在经历了长期的风雨洗礼后，大部分的古建筑纹饰均需要进行大规模的复原工作，这对古建筑纹饰复原工作的质量与效率提出了严格的要求，积极有效的利用现代科学加工技术尤为重要，作为加工制造技术的先驱，3D打印技术即成为推动古建筑纹饰修复工作顺利进行的新动力。
参考文献
