关于仿真技术在液压泵开发中使用的分析

摘要：处在这个知识经济时代之下，全球越来越多的企业都不约而同地期望能够通过各种数字科技来整合企业经营活动。借助仿真技术来整合ERP、PDM、KM、SCM、CRM等高效率的研发与管理系统，来进行液压泵的开发工作也就成为新世纪的一个必然趋势。本文基于对仿真制造技术的内涵的分析，探讨了液压泵开发中使用仿真技术的要点及步骤。

关键词：仿真技术；液压泵开发；使用要点；使用步骤

一、仿真制造技术的内涵

仿真就是无中生有，而真实就是现实的环境，所以仿真制造实境就是由电脑无中生有出一个现实的环境。简单地说就是在电脑上建构一个仿真的世界，提供给特殊的使用者界面让人们进入该仿真世界中，使人们在电脑中就可以获得相同的制造效果，如同身处在真实制造世界一般。仿真制造实境可定义为“人与信息科技整合之科学”，是一高科技的使用者介面，其中包含着及时、融入、互动的动态模拟技术，经营多种人的感知，包括视觉、听觉、味觉、触觉、嗅觉等，让使用者不自觉地沉浸于电脑所构成的环境中，给予使用者身临其境的感觉和效果，进而提供新的人机制造沟通模式。仿真技术随著电脑相关科技的快速进步，更为蓬勃发展起来，在国外，已被广泛应用于机械，建筑、教育、工业设计、制造模拟，资料视觉等领域，均有不错的发展与应用；在国内，仿真技术的研究仍在起步阶段。

网络是由电脑与网络所组成的一个仿真社会，此种网络可整合许多异质网络并强调互动能力、多元化的信息服务，与开放式的自由环境。结合多媒体的应用，使得网络的应用与发展更加快速地迈入更多的领域，也促使开发制造由纯实体型态发展为虚拟的信息化型态，在程序语言兴起之后，又逐渐使文件由静态转为动态，而仿真实境的技术出现，更使文件由平面转为3D立体空间。我们置身于信息科技发达的时代，应有效的利用仿真技术做为开发制造的工具，以达到较高的设备制造效率。

二、液压泵开发中使用仿真技术的要点

第一，仿真原型设计。我们生活在物质世界，这个真实世界强加给了我们某些限制。它通常要求产品必须制造出来，在真实试验和进行之前，它必须是以硬件的形式存在，同时它还要要求产品在能制造之前必须完全定义或设计出来。解决对液压泵开发困境的理想办法是应提供不受硬件限制的原型，这就是仿真原型（Virtual prototyping）。它使我们能够依靠视觉化设计液压泵，不但看它的外观，而且看它的功能；能够以在制造过程最佳化之后，不受硬件限制和成本的约束来制造液压泵；并且能检验液压泵，确认性能要求；当使用者要使用这些仿真原型时，即使新液压泵在真实世界中还不存在，使用者也能像在实际环境中由人用控制器操作液压泵一样。也就是说，在没有物质约束的情况下，液压泵无需制造出来，甚至连对它的定义都还未完成，就可以对其进行操作，这是因为没有物质的约束；特别是仿真原型在液压泵研发过程中，能使所有主要使用者协同使用，这些参与者可以协同综合工作，同时执行各自的任务和自由而有效地进行通讯。这样的方法在制造人员需求与液压泵制造完成并进行测试之间搭起了桥樑作用，从而可以在更短的研发周期内，用更少的投资，带著更大的信心面对真实的液压泵制造出来。当然，为了实现由仿真原型设计所提供的诺言，首先要创建非物质的仿真世界，并在此环境中，设计和制造仿真原型。

第二，模拟系统架构。液压泵开发的仿真设计包括了三维实体设计数据的开发、图形的生成与绘制以及结构和工程分析。结构模型根据制造策略描述组装过程，确定安装顺序、制造技术等，或其他制造工艺。建立结构模型是建立适合于仿真制造的仿真原型。产品模型是液压泵实体最完整的表现，根据制造策略与生产工程建立液压泵构件，可以取代实际试验或测量，以便能对真实物体进行精确的性能预测。仿真原型通过产品模型中提取液压泵相关的设计部分，整合液压泵功能需求，使其可在仿真世界中实现高性能的视觉化模型，从而建立仿真液压泵制造环境，并进一步变成仿真制造系统。

三、仿真技术在液压泵开发使用的步骤

第一，构建XML电子开发文件。XML电子开发文件是一份具有结构化的文件，同一份文件可套用于不同的模板，呈现出不同的内容样式及信息，非常适合应用于企业组织中。通过XML整合方式进行仿真制造，由车间内部系统整合到最后部门间的信息整合，并由此建立车间信息整合与程序之间内部系统的整合。利用XML电子开发文件整合液压泵制造流程，于XML电子开发文件的产生过程中，同时累积、建立液压泵制造的相关知识，以此逐渐充实开发文件知识库，建立易于分享的开发信息为目的，通过网络快速的传达到车间相关制造单位，一方面将大幅提升车间内部工作流程效率，加速知识与信息流通，使所需的资料文件能够加以整理及储存，提高资料控管能力、应用与分享，增开发作质量。

第二，视觉化开发流程信息。视觉化开发流程即运用电脑辅助设计（CAD）技术建立3D模型，搭配仿真实境技术将开发流程作视觉化动态模拟。通过视觉化开发模拟，以人类直觉的方式来表达液压泵开发信息，改善平面文件立体信息描述性，将原来平面图形概念转成立体空间形态来表达，使用者可通过对实体模型的平移、旋转，随时在不同距离、不同角度来观察、检视此液压泵零部件，通过三维实体模型的表达与相关图文的注释，把零件信息清楚的传达给使用者，如此不仅能了解图形物件本身信息外，3D的场景还可让使用者体验与真实环境相同的感受，有效传达三维空间信息。通过视觉化影像动态呈现，可避免连续性的施作流程被切割成一段段烦琐的文字陈述，将原本冗赘的文字叙述的工程物件，以立体视觉化的影像辅助说明，能有直觉式的信息传递与接受，帮助就加工者进入文件所要传达情境，让相关加工者更容易了解开发流程。

第三，组装仿真系统架构。组装仿真建构软件的系统架构主要分为包含三大部分：VR引擎、I/O设备、和人机介面。液压泵制造信息系统所使用的VR引擎可以采用EON Studio，I/O设备是个人装上型电脑及仿真实境周边硬件，人机介面部分是使用ASP程序语言制作出系统操作介面。其中VR引擎包含三大部分：绘图引擎、动画/模拟引擎、和人机互动介面硬件驱动程序。绘图引擎负责依据3D仿真场景的几何模型，将场景影像绘图算出，而动画/模拟引擎，是依物件行为描述控制场景物件动态行为。人机互动介面硬件驱动程序，则负责周边硬件与仿真场景的沟通工作。