仿真设计流程范例(3篇)

仿真设计流程范文

高速动车设计是一项复杂的系统工程，通常由多个专业的子系统组成，出色的设计方案必然是在对其各个专业子系统进行有效的综合和协调之后产生的，因此，研发活动协同效率的好坏将直接影响企业研发和创新能力的提升。

为了有效解决高端研发企业在研发活动中遇到的问题，打通研发效率和创新能力难以提升的瓶颈，企业级综合设计平台PERA.Workspace应运而生。PERA.Workspace将产品研发仿真过程中涉及的人、技术、业务等诸多方面实现协同；将多学科、多参数、多物理场的问题实现耦合计算和优化；将研发活动产生的数据、知识、经验实现管理和沉淀等；最终通过科学的信息化手段帮助企业实现研发效率和创新能力的提升。

项目背景

中国某机车企业主要从事铁路机车、客车、货车、动车、城轨、地铁及重要零部件的研发、制造，和轨道交通装备专有技术延伸产业。该公司在电力机车、高档客车、高速动车组、铁路货车、内燃机车、柴油机等领域拥有较为领先的研发和制造技术，是我国高速动车领域重大科技攻关项目的中坚力量。

在该公司的高速动车研发仿真活动中，涉及到结构、车辆动力学、疲劳、空气动力学、振动噪声，室内流场、碰撞、冲压成型等多学科，各学科的研发过程中均会使用多种仿真工具软件，同时产生大量的仿真文件数据并在软件之间频繁传递。由于这些仿真任务、仿真软件和仿真数据缺乏统一有效的管理，导致各学科、各部门的仿真成果尚不能有机结合为一体形成技术优势。因此，如何整合设计、仿真、工艺等技术和数据资源，为企业提供一个多学科综合设计协同工作的平台环境是迫切需要解决的问题，也是企业快速提高研发能力，加快技术引进吸收，实现高速动车自主创新的必要条件。

面临的挑战

为了有效实现高速动车研发效率和创新能力的提高，企业通过调研和梳理将目前在高速动车研发设计过程中遇到的主要制约问题归纳如下：

研发活动中的仿真需求与仿真工作主要依靠行政手段进行衔接，缺少规范化的仿真流程，人员之间的信息交流效率低，且容易出错，无法有效实现统一协调管理。

多学科仿真过程会涉及多种学科的仿真工具软件，并产生大量的仿真数据文件，这些软件和数据都分布在各个相关人员的计算机中形成数据孤岛，部门之间、学科之间的数据交互困难，阻碍了研发设计工作的协同。

随着大量设计、仿真工具的使用，完成一次仿真分析任务需要操作多种软件，软件之间切换和数据传递频繁，手动操作较多，效率低下，且容易出错。

由于学科仿真的复杂性，各种仿真工具软件分散在各专业且由少数人员操作，知识和经验非常分散，难以积累共享形成合力，不利于企业知识的沉淀、管理和再利用。

综合设计平台的建立

通过系统调研，结合研发现状，为该企业搭建了以满足当前需求的高速动车综合设计平台，平台功能主要包括研发活动的过程数据管理、多学科软件集成、工作流程管理，专为高速动车设计定制的专业研发应用系统，便于动车研发中知识沉淀和重用的设计步骤封装与模板生成功能，以及为企业实现现有数据系统（如PDM）的集成等内容。平台功能架构如下：

平台主要功能模块介绍如下高速动车专业应用系统定制结合企业研发特点定制开发出面向高速动车设计的结构静强度仿真环境、空气动力学仿真环境、疲劳仿真环境、铸造过程仿真环境、冲压成型过程仿真环境、焊接过程仿真环境等；

工作流程管理通过仿真流程梳理为该企业构建了科学高效的研发仿真流程，并通过数字化的手段实现仿真任务流程的定制、固化和任务协同；

过程数据管理：建立了以仿真数据管理为主的研发数据管理系统和仿真数据库，对仿真过程中产生的结果数据和过程数据分别进行管理，将离散化的过程数据实行网络化管理，保证数据完整性、传递稳定性、可追溯性以及数据共享：

步骤封装与模板生成根据需求定制出不同执行标准下的车体静强度仿真分析模板、动车车体仿真模板、转向架静强度分析模板等，以及将产品研发中能够固化下的步骤进行封装，作为知识储备实现共享；

多学科软件集成将该企业与高速动车仿真相关的仿真工具进行集成，实现在流程流转中唤起结构、流体等相关CAE软件，及不同工具的脚本调用，主要包括PRO]E、CATIA等CAD软件：ABAQUS、ANSYS、ICEMCFD、FLUENT、SIMPACK／RAiL、AIRPAK、LS-DYNA、DYNAFORM等CAE软件；

与PDM系统集成：建立了与该企业PDM系统的接口，可以直接从PDM系统获取仿真任务书、产品对象、关键数据等，仿真结果数据可以直接上传到PDM系统，保证企业研发的单一数据源。

应用效果

仿真设计流程范文篇2

【关键词】配送中心；设施布局规划；分拣系统仿真；研究

现代物流活动中，物流配送中心所起到的作用重大，可有效的降低企业的流通成本，加快商品的流通速度，有效提高库存的周转率，通过降低物品损耗等办法有效的降低了物流的成本。对于企业经营效率的提升有着非常重要的作用。中国物流行业近年来从无到有，从不成规模到现在的发展壮大，发展潜力巨大，很多的企业都投资兴建了物流配送中心，取得了较好的效果。但由于我们物流行业起步较完，在规划设计方面缺少经验，没有相关的理论体系做指导，因此在规划设计方面还有很大的提升空间，特别是在内部设施布局设计方面还需要继续的提升完善。基于此，本文对于配送中心的规划与设计进行深入的研究，并对分拣仿真系统进行了深入的研究。

一、配送中心的布局研究

（1）配送中心的功能。配送中心的功能是组织货物配送活动机构，综合了集货中心、分拣中心和加工中心的功能。其功能主要有：一是集散功能。通过其网络枢纽的优势和设施设备的齐全，把各个厂商商品集中到一个中心，配送给用户；二是衔接功能；三是运输功能，选择满足客户需要的运输方式，按时运送货物；四是储存功能，兴建仓库配置仓储设备，实现存储货物的功能；五是分拣功能，进行分拣作业将货物分类；六是装卸、搬运功能，七是包装功能；八是流通加工功能，依用户要求与配送原则，对进行货物加工。方便的客户的同时提高配送效率。九是物流信息处理功能。对信息进行实时采集、分析、传递，对物流作业中的活动提供支持。（2）配送中心的作业区域。在配送中心内的各种物流作业之间有一定的联系，同时又是独立的。当作业流程确定后，要根据作业流程来对作业区域进行设置，确定作业区域后进行本着中心设施布局规划。通过配送中心设有的作用区域有：一是进货、退货物流作业区，在此区域完成接货与入库的准备工作。要配备专业的设施，包括重力式货架和回转式货架、自动分拣设施、手推载货车、升降机等，退货作业区是对退货进行处理的区域；二是储存作业区，储存作业区对区域的要求比较大，专业区域需要设置专业的设备，如立体仓库设备、重型货架等，同时还要配备叉车和吊车等；三是换货、补货作业区；四是流通加工作业区，所占的面积一般较大，用地对煤炭、水泥、木材等有特殊需要的物品进行加工；五是发货作业区，是工作人员将组配好的货物运到作业区域的过程；六是物流配合作业区，即为运输车辆提供的停车区域等；七是配送中心工作人员所使用的办公事务区。

二、配送中心的设施规划程序

配送中心设施规划要在依照企业的经营策略的主导精神指导下开展工作，根据配送中心服务系统的功能，进行功能转换的活动，通过信息系统的管理做到优势的组合与资源的有效配置，与相关的设施互相协调，达到经济、高效的目标，以满足经营的需要。在规划时要依照一定的程序来完成规划，规划程序如图1所示：

由于配送中心之间的区域要进行密切的配合，要提高性，如在作业程序、组织结构、业务管理等方面存的能力，并提高相互的关联性。在此过程中要，要对设施规划的布局进行有效的布置，以实现最优的设计方案。

三、物流系统仿真研究

（1）物流系统仿真概述。物流分拣系统是紧密联系又互相作用的有机组合，反映了系统内部要素的关联关系。常用的仿真模型有：一是Arena，其应用范围较广泛，覆盖了可视化仿真的所有领域。在物流领域，该软件的应用涉及从供应商到客户的整个供应链。二是Promodel软件，可以对制造系统、仓储系统和物流系统进行评估、规划或重新设计进行仿真。三是Wit

ness软件，是平面离散系统生产线仿真器，操作简单，可应用于低配机上。（2）配送中心作业系统的仿真类型。配送中心作业系统的仿真主要有以下几类：一是作业过程仿真，对配送中心的作业过程仿真；二是订单流程优化仿真；三是管理调度策略仿真，管理调度十分复杂，其策略的制定影响到配送中心的运行效率与服务质量。（3）配送中心作业系统仿真的基本要素。在进行配送中心仿真时需要首先确定以下要素：一是设备选型与特征参数；二是设备布局与关联；三是货物入库；四是客户订单；五是要关注货位分配原则，要根据配送中心出、入库效率来设定；六是概率性的事件的分布；七是随机变量的分布；八是操作人员的行为。（4）物流系统仿真的应用领域。物流系统仿真的应用领域包括配送中心拣选仿真，可通过建立起拣选库模型，通过模型对流程进行模拟分析以了解拣选的统计数据并优化拣选的流程。二是仓库系统入、出库仿真。可对仓储系统的布局规划、仓储设备的调度、仓储流程的优化进行模拟的分析。三是产品库分拣仿真。通过建立起一定数量的通道，并进行分配，提高分拣效率。通过系统模型的建立，达到对系统进行更新的目的。四是高速公路仿真，即通过仿真来解决问题，实现合理的规划设计等。五是供应链仿真。通过制定合理的运行策略，建立供应链的模型，对进行优化设计。六是集装箱码头仿真。通过建立和运行集装箱码头的仿真模型，有效的对码头设备进行合理的规划配置，提高码放效率和装卸效率对集装箱码头运行的效率直接影响码头的竞争力。七是生产物流仿真。用仿真建模的方法，辅助分析生产物流过程，提高物流水平，保证在提高效率，降低生产成本。八是机场仿真，保证最佳的调度方案，提高设备的运行效率等。

配送中心规划是物流系统规划的重要组成部分，是配送中心内部设施规划的主要内容。本文对于配送中心的规划与设计进行深入的研究，并对分拣仿真系统进行了深入的研究，以期通过二者的结合，以实物仿真模拟的形式，为专业理论探讨以及实践教学开辟新的研究路径。

参考文献

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一、拟实制造技术简介

（一）拟实制造系统的构成。拟实制造是产品开发中不可或缺的内容，其具体是指借助计算机技术对产品从设计到制造再到装配等全过程进行全面仿真、模拟。拟实制造系统的流程涵盖了实际产品生产的全生命周期，具体来讲，其主要由五个阶段构成：（1）概念设计阶段。这一阶段主要完成对产品的运动学仿真分析，为下一阶段提供总体思路。（2）详细设计阶段。这一阶段需要对产品加工的全流程进行仿真模拟，包括分析与预测加工过程中的各项物理参数、物理仿真过程、工件几何参数，校验几何仿真过程、对产品的装配进行仿真等等。（3）加工制造阶段。这一阶段是前期设计阶段的理论验证阶段，是拟实制造系统的核心，包括作业计划与生产计划调度、工厂设计、制造车间设计以及控制器设计等。（4）测试阶段。运行仿真加工过程，监测其同实际生产的差距，发现其中存在的问题。（5）培训与维护阶段。对仿真器使用者进行培训，包括生产过程培训以及二级维护培训。由上述拟实制造系统的五个运行阶段我们可以看出，拟实制造按流程可划分为五个工作层级，即工厂级、车间级、调度级（含具体仿真加工过程）、各制造单元。

（二）拟实制造技术的国内外发展情况。现阶段，拟实制造技术的研究重点仍集中于技术理论研究以及对各级仿真环境的构造与实践尝试。具体来讲，技术理论研究的主要内容包括整个拟实系统的建模方法、模型构成与集成方式以及近年来流行的虚拟制造技术、虚拟制造系统的应用与衍伸等。对各级仿真环境的构造与实践则主要包括具体加工过程、加工单元的仿真以及实验室角度的虚拟工程与虚拟车间设计、对工厂级设备的调度、对车间级设备的管理、信息的集成处理等等。目前，在国内，虚拟制造技术得到了制造业的高度重视，许多科研机构、企业投入到了虚拟制造技术生产过程模拟、建模方法等方面的研究当中，与此同时，人工智能以及神经网络等高端新兴科技也被引入到了虚拟制造系统中，虚拟工厂级、车间级的设计与调度得到优化与提升。

二、机械加工过程仿真

（一）机械加工过程仿真的现状与问题。目前，机械加工过程仿真主要有以下两种情况：（1）以加工过程仿真为系统主要内

容，构造完整拟实制造系统。（2）采用金属切削方式，对机械加工过程中各内部因素的变化与作用情况进行仿真模拟，研究其切削原理，为实际生产提供理论基础。上述两种机械加工过程仿真所基于的原理是相同的，都是根据实际需求对机械加工工艺系统建立连续变化模型，而后采用数学离散法计算出其中的断续点，再通过对这些断续点的物理因素变化来仿真加工过程。

机械加工过程仿真存在的问题主要有：（1）物理仿真同实

际生产差距较大。现阶段的机械加工过程仿真是基于理想状态展开的，其中有大量人为的假设因素。这种理想状态不能将所有可能存在的情况考虑进来，因而不能真实反映实际生产的状况。（2）加工范围与形式仍不能满足需要。国内机械加工过程仿真仍主要以铣、磨为主，仿真技术对这两种工艺的应用范围仍然很窄。（3）仿真手段仍较为低端。由于计算机软硬件的限制，仿真技术的精确度不高，发展速度也较慢。

（二）机械加工过程仿真系统的结构。机械加工过程仿真系统属于拟实制造的第二阶段――详细设计阶段，这一阶段需要对机床―工件―刀具所构成的仿真系统中的参数与信息进行分析、预测。

（三）数控车削过程仿真的方法。车削加工是目前应用最广泛的机械加工方式，数控车削加工仿真能够实现多种情况的模拟，具有十分重要的应用价值。具体来讲，数控车削过程仿真能够完成外圆、端面、倒角、螺纹、曲线等各种加工形式的模拟与预测，其实现过程包含三个环节：（1）建立完善的数控车床车削仿真系统，优化NC代码，实现车削智能加工。（2）综合考虑实际加工中可能存在的问题，尽可能还原实际生产过程。（3）对仿真过程中检测出的问题进行收集与分析，从而为实际生产提供依据。