論數字化設計及仿真數字化設計推動信息化進程向前發展，而仿真則是驗證設計結果的有效手段。在現代制造企業產品設計和制造過程中，數字化設計和仿真一直是不可或缺的兩個工具，在縮減經費、縮短開發周期、提高產品質量方面發揮了巨大作用。從數字化設計和仿真兩個方面介紹其發展歷程、在制造業中的現狀以及未來的發展趨勢。標簽：數字化設計；仿真；虛擬樣機技術我國工業信息化經歷了多年的發展，從過去的產品設計、工藝設計、生產管理等所使用的文件都是紙張式發展到現在計算機產品數據管理(PDM)，CAD／CAPP／CAM／MRP／ERP等數字化技術已經在企業中廣泛應用，產品信息化正積極推動著工業化的發展。產品數字化設計和仿真能大幅提高企業的產品開發能力、縮短產品研制周期、降低開發成本等，大大提高了企業的競爭力。數字化設計與仿真技術集成了現代設計制造過程中的多項先進技術，包括三維建模、裝配分析、優化設計、系統集成、產品信息管理、虛擬設計制造與仿真、多媒體和網絡通訊等，是一項多學科的綜合技術，在網絡和計算機輔助下通過產品數據模型，全面模擬產品的設計、分析、裝配、制造等過程。1數字化設計技術的發展歷程(1)CAx工具的廣泛應用。各種CAD／CAM工具自20世紀50年代開始出現，并逐步應用到制造業中，制造業已經開始利用現代信息技術來改進傳統的產品設計，這標志著數字化設計的開始。(2)并行工程思想的提出與推行。并行工程作為一種新的產品開發的理念，在20世紀80年代后期提出，它吸收了計算機技術、信息技術的成果，成為產品數字設計的重要手段，是在現代信息技術作為背景支持下對傳統的產品開發方式的一種根本性改進。PDM(產品數據管理)技術及DFx(如DFM、DFA等)技術是并行工程思想在產品設計階段的具體體現。(3)虛擬樣機技術的應用。隨著技術的不斷進步，仿真在產品設計過程中的應用變得越來越廣泛而深刻，由原先的局部應用(單領域、單點)逐步擴展到系統應用(多領域、全生命周期)。虛擬樣機技術正是這一發展趨勢的典型代表。虛擬樣機也被稱為數字化功能樣機，同時虛擬樣機技術也是一門綜合學科的技術，以機械系統運動學、多體動力學、有限元分析和控制理論為核心，運用計算機技術將產品的設計分析集成起來，建立機械系統的數字模型。運用虛擬樣機技術可以快速建立包含控制系統、液壓系統、氣動系統在內的多體動力學虛擬樣機，并對產品的多種設計方案進行測試、評估，在設計中不斷發現問題、解決問題、優化整體設計。美國的波音777客機便是世界上首個以無圖方式研發和制造的飛機，虛擬樣機技術在整個設計、生產、裝配、評估環節發揮著及其重要的作用，并確保產品最終一次拼接成功。2數字化設計及仿真技術的應用目前已經有很多成熟的商業CAD、CAE軟件在航空航天、機械電子、汽車制造、工程機械、造船、鐵路等各個領域廣泛應用，如在產品結構三維CAD設計方面有Pro／Engi—neer、UG、SolidWorks、SolidEdge等；結構分析軟件有AN—SYS、PATRAN、NASTRAN、MARC等；運動學和動力學仿真軟件有ADAMS等軟件；控制系統仿真軟件有MATH—WORKS公司的MATLAB等軟件。這些成熟的商業軟件都有著非常廣闊的市場和非常龐大的客戶群，同時市場需求也促使這些CAD、CAE軟件之間數據轉換相互兼容，我們可以在三維CAD軟件中進行產品結構模型設計，然后傳人結構、運動學和動力學仿真軟件中進行分析，然后將變量數據傳輸到控制系統仿真軟件中對控制系統進行仿真。這樣我們就可以不斷對設計方案進行評估、優化和完善，而這一切都是在計算機數字化下完成，為企業節約了大量時間和縮減了大幅開發成本。而這又讓數字化設計在減少設計過程中實物模型的制造和易于實現設計的并行化的兩大優點在企業的產品開發設計中完美體現。數字化設計推動信息進程向前發展，而仿真則是驗證設計結果的有效手段。仿真作為工業社會由純機械化向信息化時代前進過程中的產物，在航空、航天、國防、其他工業的復雜產品設計開發過程中，計算機仿真技術在減少損失、節約經費、縮短產品設計開發周期、提高產品之類方面發揮出巨大的潛力，促使仿真技術的迅速發展，歷程大概可分為以下幾個階段：(1)發展階段：二次大戰末期，火炮控制與飛行控制動力學系統的研究促進了仿真技術的發展，20世紀40年代研制成功第一臺通用電子模擬計算機。50年代末期到60年代，導彈和宇宙飛船的姿態及軌道動力學的研究、仿真技術在阿渡羅登月計劃及核電站的廣泛應用、以及50年代末第一臺混合計算機系統用于洲際導彈的仿真，促進了仿真技術的發展。(2)成熟階段：70年代中期，在軍事需求推動下，仿真技術得到迅速發展，并從軍事領域向其他領域擴展。在這個時期出現了用于培訓民航客機駕駛員和軍用飛機飛行員的飛行訓練模擬器和培訓復雜工業系統操作人員的仿真系統等產品，相繼出現了一些從事仿真設備和仿真系統生產的專業化公司，例如美國的GSE公司、E&s公司、ABB公司、Dyneties公司等，使仿真技術形成產業化。(3)高級階段：20世紀80年代初以美國國防高級研究計劃局(DARPA)和美國陸軍共同制定和執行的SIMNET(SimulationNetworking)研究計劃和美國三軍建立先進的半實物仿真試驗室為標志，仿真技術發展到了一個新的高級階段。3中國仿真技術上市場的特點的現狀經過一個多世紀的發展革新，仿真技術已經形成一門獨立的科學體系，包括：由仿真建模理論、仿真系統理論和仿真應用理論構成的理論體系；由系統、模型、應用領域知識綜合而成的理論基礎；由基于相似原理的仿真建模，基于整體論的仿真系統構建和全系統、全生命周期、全方位的仿真應用綜合而成的方法論。那么我國仿真產業發展狀況如何?2007中國(上海)國際仿真工業展覽會組委會曾歷時兩年做過一次“中國仿真產業發展現狀”的市場調查，調查顯示中國仿真市場存在如下特點：(1)科技含量高、市場潛力大、學術性強是目前中國仿真市場的主要特點。(2)仿真屬于高科技領域，企業主要集中在國內大中型城市。(3)中國仿真軟件目前主要銷售市場仍然集中在國內。(4)中國仿真企業普遍年輕，其中以1990～2000年及2004年后為主。(5)從事仿真技術的企業普遍樂觀，對仿真行業市場有很大信心，行業競爭相對較小。計算機仿真在制造業中具體應用主要體現在以下幾個方面：(1)面向產品的仿真。包括產品的靜態、動態性能分析，可制造性分析，可裝配性分析。(2)面向裝配工藝和裝備的仿真。(3)面向生產管理的仿真。我國研發的有南開大學的JobShop調度仿真軟件，清華大學與航天部204所等單位聯合開發的FASE，以及在此基礎上開發的智能規則調度系統等。(4)面向制造企業其他環節的仿真。目前制造業競爭的日趨激烈，各國和各行業廣泛研究和應用先進制造技術，促使仿真技術的領域空前擴大，目前已從傳統的制造領域擴展到產品設計開發甚至銷售領域。在社會生產力水平的大幅提高和市場需求的推動下，伴隨著計算機技術的快步發展，仿真技