68、虚拟环境中能力匹配结果的可视化概念

虚拟环境中能力匹配结果的可视化概念

1. 引言

工业 4.0 代表着新一代互联、自动化和智能化的工厂，它正彻底改变着生产运营模式。数字革命缩小了物理世界和数字世界的界限，3D 打印、数字制造、云计算、机器学习、虚拟现实、数字孪生、自动化和机器人技术等正在改变生产方式和组织发展。随着对小批量生产需求的增加，对快速修改生产线的需求也日益增长。为了使生产线适应新产品，需要更好的模拟工具和方法。模拟工具能让设计师在实际应用前规划和评估生产线，减少生产系统设计中的大量人工劳动和时间消耗。

本研究旨在通过为系统设计师提供分析工具和设计方案的可视化，改进生产系统的设计过程。可视化能够提高新生产系统可能使用的资源组合的可读性和可理解性。

2. 理论背景

2.1 数字制造

数字制造将传统制造技术与数字技术相结合，在工业 4.0 生产框架中脱颖而出。它是一种集成方法，包括制造模拟、可视化、人体工程学和人为因素分析、产品和工艺设计的整体视图，为设计师分析、组织和重组产品信息以及实现快速原型制作带来便利。例如，一些中小企业借助 CAD、CAM、ERP 模型，通过云计算、工业物联网和智能供应链，从数字制造基础迈向工业 4.0。在数字制造中，全面的数字、建模和模拟技术在制造业发展中起着至关重要的作用。

2.2 自动布局生成

近年来，出现了多种自动布局生成的方法。例如，Lämmle 等人提供了一种在 3D 模拟环境中自动生成机器人生产单元模拟和布局的方法；Joachim 等人提出了一种基于 CAD 的多变体产品自动装配规划系统；Santillán 等人提供了一种自动生成工业过程工厂及其基于模拟的数字孪生的应用。