數(shù)字模型（虛擬模型）

利用計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）軟件（如 SolidWorks、AutoCAD、CATIA 等）創(chuàng)建的三維虛擬模型，支持參數(shù)化設(shè)計和動態(tài)仿真。

應(yīng)用場景：研發(fā)設(shè)計中的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動仿真、碰撞檢測；虛擬調(diào)試、數(shù)字孿生系統(tǒng)等。

特點(diǎn)：可快速修改、支持多學(xué)科協(xié)同設(shè)計，與物理模型結(jié)合可實(shí)現(xiàn) “數(shù)字 - 實(shí)體” 閉環(huán)。

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(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化（如輕量化設(shè)計）、運(yùn)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(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。

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

展示與溝通

在投標(biāo)、展會或客戶參觀時，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)時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，預(yù)測故障并優(yōu)化維護(hù)計劃。

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。

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、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。

工藝復(fù)雜度

簡單結(jié)構(gòu)模型：

僅需基礎(chǔ)切割、拼接（如板材雕刻、3D 打?。?，無復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

成本占比：材料成本占 60%-70%，人工加工成本占 30%-40%。

復(fù)雜功能模型：

需實(shí)現(xiàn)可動部件（如齒輪傳動、閥門啟閉）、燈光演示、流體模擬等功能，涉及機(jī)械傳動設(shè)計、電子控制系統(tǒng)集成。

成本占比：材料成本占 30%-40%，設(shè)計與加工成本占 60%-70%。

案例：

一個帶動態(tài)演示功能的工業(yè)機(jī)器人模型（含關(guān)節(jié)運(yùn)動、傳感器燈光反饋）成本可達(dá)5 萬 - 20 萬元。