按應(yīng)用階段分類
設(shè)計(jì)階段模型：用于驗(yàn)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(yùn)維階段模型：用于設(shè)備維護(hù)、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(jì)研發(fā)
通過數(shù)字模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化（如輕量化設(shè)計(jì)）、運(yùn)動(dòng)仿真（如齒輪嚙合分析），減少物理原型試錯(cuò)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(diǎn)。
教學(xué)與培訓(xùn)
物理模型或虛擬仿真系統(tǒng)（如 3D 交互式培訓(xùn)軟件）可幫助操作人員熟悉設(shè)備原理和操作流程，降低實(shí)操風(fēng)險(xiǎn)。
案例：核電站利用 1:1 比例的模擬控制臺(tái)培訓(xùn)操作員應(yīng)對(duì)緊急工況。
展示與溝通
在投標(biāo)、展會(huì)或客戶參觀時(shí)，模型可直觀呈現(xiàn)設(shè)備性能，增強(qiáng)溝通效率。
案例：工程機(jī)械廠商通過動(dòng)態(tài)數(shù)字模型演示挖掘機(jī)的作業(yè)流程，吸引客戶。
預(yù)測(cè)與維護(hù)
結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和大數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生模型可實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，預(yù)測(cè)故障并優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃。
案例：風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jì)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(dá)、結(jié)構(gòu)光掃描儀）獲取現(xiàn)有設(shè)備的點(diǎn)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(chǎng)建模：結(jié)合流體力學(xué)（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(chǎng)耦合下的性能。
典型工業(yè)設(shè)備模型案例
數(shù)控機(jī)床模型
物理模型：展示主軸、刀庫(kù)、導(dǎo)軌等關(guān)鍵部件的裝配關(guān)系，用于職業(yè)院校教學(xué)。
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(jī)器人模型
數(shù)字模型：在 RobotStudio 等軟件中仿真機(jī)器人抓取、焊接等動(dòng)作，驗(yàn)證軌跡規(guī)劃的合理性。
數(shù)字孿生模型：連接真實(shí)機(jī)器人的編碼器數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示關(guān)節(jié)角度和負(fù)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(dòng)和化學(xué)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。
