按應(yīng)用階段分類

設(shè)計階段模型：用于驗證設(shè)備的結(jié)構(gòu)合理性和功能可行性，常為數(shù)字模型。

生產(chǎn)階段模型：指導(dǎo)加工制造的工藝模型（如模具模型、焊接夾具模型）。

運維階段模型：用于設(shè)備維護、故障診斷的仿真模型（如有限元分析模型、故障樹模型）。

工業(yè)設(shè)備模型的核心作用

輔助設(shè)計研發(fā)

通過數(shù)字模型進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化（如輕量化設(shè)計）、運動仿真（如齒輪嚙合分析），減少物理原型試錯成本。

案例：汽車制造中，利用 CAE 模型模擬車身碰撞過程，提前發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)弱點。

教學與培訓

物理模型或虛擬仿真系統(tǒng)（如 3D 交互式培訓軟件）可幫助操作人員熟悉設(shè)備原理和操作流程，降低實操風險。

案例：核電站利用 1:1 比例的模擬控制臺培訓操作員應(yīng)對緊急工況。

展示與溝通

在投標、展會或客戶參觀時，模型可直觀呈現(xiàn)設(shè)備性能，增強溝通效率。

案例：工程機械廠商通過動態(tài)數(shù)字模型演示挖掘機的作業(yè)流程，吸引客戶。

預(yù)測與維護

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和大數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生模型可實時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，預(yù)測故障并優(yōu)化維護計劃。

案例：風力發(fā)電機的數(shù)字孿生模型通過傳感器數(shù)據(jù)模擬葉片磨損情況，提前預(yù)警更換需求。

建模技術(shù)

正向建模：從概念設(shè)計出發(fā)，通過 CAD 軟件逐步構(gòu)建設(shè)備的幾何結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系。

逆向建模：通過三維掃描（如激光雷達、結(jié)構(gòu)光掃描儀）獲取現(xiàn)有設(shè)備的點云數(shù)據(jù)，反推三維模型，用于舊設(shè)備改造或仿制。

多物理場建模：結(jié)合流體力學（CFD）、有限元分析（FEA）等工具，模擬設(shè)備在溫度、壓力、電磁等多場耦合下的性能。

典型工業(yè)設(shè)備模型案例

數(shù)控機床模型

物理模型：展示主軸、刀庫、導(dǎo)軌等關(guān)鍵部件的裝配關(guān)系，用于職業(yè)院校教學。

數(shù)字模型：通過 CAM 軟件生成加工路徑，模擬零件切削過程，優(yōu)化刀具軌跡。

工業(yè)機器人模型

數(shù)字模型：在 RobotStudio 等軟件中仿真機器人抓取、焊接等動作，驗證軌跡規(guī)劃的合理性。

數(shù)字孿生模型：連接真實機器人的編碼器數(shù)據(jù)，實時顯示關(guān)節(jié)角度和負載狀態(tài)。

化工設(shè)備模型

概念模型：用流程圖表示反應(yīng)釜、換熱器、管道之間的物料流動和化學反應(yīng)過程。

物理模型：按比例縮小的精餾塔模型，展示內(nèi)部塔板結(jié)構(gòu)和傳質(zhì)原理。