工厂布局仿真建模及分析
内容系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）2
介绍
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三维环境下的布局仿真意义系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）4
三维环境下的布局仿真
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三维环境下的布局仿真系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）6
三维环境下的布局仿真
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三维环境下的布局仿真系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）8
何时进行工厂布局设计？
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工厂布置首先考虑问题？系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）10
工厂布置首先考虑问题？
系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）11
工厂生产的产品数量
系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）12
节拍
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流程分析（Flow Analysis）系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）14
如何缩短物流距离？
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如何改善流程？
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工艺表
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如何避免零件迂回系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）18
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单个零件的流程分析系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）20
案例：路径图——加工工序表
零件号 加工顺序
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路径图——布置流程
直觉的布置方法
根据工艺中涉及到设备顺序，依次排列设备； 然后检查零件移动的效率；
根据设备布局图画出零件的移动路线图
采用线条来代表零件的移动路线 相邻的设备间采用短直线来表示，不相邻的设备采用 弧线连接； 线 接 当零件的流向从左向右时，弧线在设备的上方，当零 件的流向从右向左时，弧线在设备的下方， 迂回现象(Backtracking)
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设备原始布置方案
C A B
D
R S F
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E
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改进方案分析
找出共有设备（重要设备）——设备之间有很多 连接线； 找出多种零件都必须经过的路径；
例如C与D之间，5种零件中有四种必须在C与D之间 移动，因此C和D的安排位置应该越接近越好。
B-D之间有2条线 A-C之间有4条线 D-S之间有3条线
优化减少移动的步数？
步使指相邻设备的距离，跳过设备，算两步
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12
效率计算
理论的移动步数：7步X5种零件=35步； 实际的移动步数：
零件号 1 2 3 4 5 总步数 所需步数 7 9 11 6 9 42
效率：35/42=83%
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设备布置改善后
R
E B F
C D A S
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改善后的效率计算
实际的移动步数
零件号 1 2 3 4 5 总步数 所需步数 7 7 9 10 5 38
效率：35/38=92%
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总结
布局规划的目标： 消除不必要的工艺步骤； 合并工艺步骤； 重新安排设施；
减少交叉的路径 减少迂回现象 减少移动的距离
降低成本
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。
制造业设施设备规划仿真实验报告
制造业设施设备规划仿真实验报告1.引言制造业设施设备规划是现代制造业重要的组成部分，其合理性和有效性直接影响着企业的生产效率和经济效益。
为了评估和优化制造业设施设备规划方案，我们进行了一系列仿真实验。
本报告旨在总结实验过程、结果和得出的结论。
2.实验目标本次实验的目标是对不同制造业设施设备规划方案进行模拟和对比分析，以评估其效果。
通过仿真实验，我们希望能找到最佳的设施设备规划方案，以提高生产效率和经济效益。
3.实验方法我们使用了工厂仿真软件进行实验，该软件能够对制造业设施设备进行模拟和优化。
首先，我们根据不同制造业的实际情况，建立了相应的模型。
然后，我们设计了不同的设施设备规划方案，并进行模拟运行。
最后，我们对模拟结果进行分析和对比。
4.实验结果通过不同设施设备规划方案的模拟运行，我们得到了一系列实验结果。
我们对实验数据进行了统计和分析，并得出了以下结论：4.1不同的设施设备规划方案对生产效率和经济效益有显著影响。
一些方案能够显著提高生产效率，同时降低生产成本；而其他方案可能导致生产效率下降，增加生产成本。
4.2设备布局的合理性对生产效率有显著影响。
我们发现，合理的设备布局能够减少人员移动和物料运输的时间，从而提高生产效率。
4.3设备数量和使用率的平衡是提高生产效率的关键。
设备过少会导致生产能力不足，设备过多则可能导致资源浪费。
我们需要在设备数量和使用率之间找到平衡点。
5.结论和建议通过本次实验，我们得出了以下结论和建议：5.1制造业设施设备规划是提高生产效率和经济效益的重要手段。
企业应该重视设施设备规划的合理性和有效性，积极进行优化和改进。
5.2合理的设备布局是提高生产效率的关键。
企业应该根据生产流程和工艺要求，合理安排设备的位置和顺序，减少不必要的人员移动和物料运输。
5.3设备数量和使用率的平衡对于提高生产效率是至关重要的。
企业应该根据生产需求和设备性能，合理安排设备数量和使用率。
综上所述，本次制造业设施设备规划仿真实验对于评估和优化设施设备规划方案具有重要意义。
工厂布局规划中空间优化模型的研究和应用
工厂布局规划中空间优化模型的研究和应用工厂的布局规划对生产效益和运营成本有着重要的影响，尤其是在现代制造业中，高效的空间利用和布局是关键。
空间优化模型是一种基于数学建模和优化算法的工具，用于帮助工厂设计师和决策者在布局规划过程中最大限度地优化空间利用率和生产效率。
本文将深入探讨空间优化模型的研究和应用，希望为工厂布局规划的决策者提供有益的参考。
一、空间优化模型的基本原理和方法在工厂布局规划中，空间优化模型旨在通过利用数学方法和优化算法，找到最佳的空间配置方案。
其基本原理是将工厂内的各个设备、工作区域和生产线的空间需求以及物流要求等因素转化为数学模型，从而通过建立数学模型和运用优化算法来寻找最佳的布局方案。
在空间优化模型的研究中，通常采用的数学方法包括线性规划、整数规划和图论等。
线性规划可以用于处理布局中的约束条件，如设备位置、工作区域的大小和位置等；整数规划可以用于处理设备的数量和配置问题；图论可以用于描述不同区域之间的关系和配送路径，以便优化物流流程和减少运输时间。
而在应用优化算法方面，常用的方法包括遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法等。
这些算法能够通过不断迭代和调整，找到最佳的布局方案。
例如，遗传算法模拟生物的进化过程，通过选择、交叉和变异等操作来不断优化布局，最终找到最优解。
二、空间优化模型的关键因素和考虑因素在工厂布局规划中，考虑到的因素众多，其中包括以下关键因素：1. 设备与工作区的关系：根据不同生产线上的设备和工作区域的功能需求和依赖关系，设计合理的设备布局和工作区划分，在保证生产效率的同时减少设备之间的移动距离和交互时间。
2. 物流流程和配送路径：考虑原材料供应和成品分发的物流流程，规划合理的路径和位置，既保证物料流畅又减少运输时间和成本。
3. 人员行走路径和安全：考虑到工作人员的行走和操作安全，布局中应设置合理的通道和紧急出口，并确保不同工作区域之间的距离和协作效率。
4. 工艺流程和产能要求：根据工艺流程和产能要求，合理安排设备和工作区的位置，使得生产过程更加顺畅和高效。
智能制造中的工厂建模及仿真
智能制造中的工厂建模及仿真随着人工智能和自动化技术的不断发展，工业界正在迎来一场智能制造革命。
可以预见的是，在未来的几年里，工厂建模和仿真将成为智能制造的关键技术之一。
本文将探讨智能制造中的工厂建模及仿真的意义、技术框架、典型应用和发展前景等问题。
一、智能制造中的工厂建模及仿真的意义工厂建模和仿真是智能制造中的重要组成部分。
基于工厂建模和仿真技术，可以实现对工厂的数字化建模和仿真分析，从而实现生产自动化、生产流程优化、生产效率提升等目标。
其意义在于：1. 为工厂的数字化建模提供基础：工厂建模和仿真技术可以从物理样本到数字设计，从而实现生产设备、工作流程和产品生产过程的数字化建模，从而提升了工业制造的效率和灵活性。
2. 实现故障预测和优化：基于工厂仿真技术可以预测生产中的问题和故障，从而提前排除隐患和改善生产效率；而优化生产流程并在仿真中测试生产策略和产品变化，可以帮助企业降低生产成本，提高生产效率和品质水平。
3. 为人工作业提供支持：工厂建模和仿真可以模拟人工作业的情况，可以显著提高人工作业效率和精度，而且还可以强化人与机器之间的协作和沟通，从而实现制造高品质、高效率的产品。
4. 实现更高层次的自主化跨越：通过工厂建模和仿真，企业可以实现生产自主化跨越，即实现长期性、快速性和可加工性等自主化；同时，也可在不同的、复杂的环境中实现优化和协作。
二、工厂建模及仿真的技术框架工厂建模及仿真技术框架主要包括建模、仿真、结果分析和优化等模块。
1. 建模：工厂建模可以实现对工厂的建模，以及相关的生产设备、工作流程等的建模工作。
通过建模，研究人员可以研究各种设备和流程方案，也可以针对某个特定的环节快速实现仿真分析，并评估不同参数的影响。
2. 仿真：仿真模块是工厂建模及仿真技术框架中的核心，利用3D建模技术，可以在计算机上对工厂建模进行仿真和模拟操作，从而能够提取相关数据，为企业提供更高效的生产流程。
仿真模块可以模拟各类设备和生产环节，通过程序计算，模拟出保证使生产得到有效控制。
制造系统建模与仿真的案例研究.
7.5 制造系统建模与仿真的案例研究7.5.1 板材加工柔性制造系统配置与参数的优化1.板材加工 FMS 概述板材加工是机械制造的重要组成部分。
板材成形的零件广泛应用于计算机、家用电器、仪器仪表、控制柜、汽车以及通信产品中,如图 7-30所示。
图 7-30 板材成形零件示例20世纪 80 年代以后,发达国家的板材加工设备开始向数控化转变,出现了数控冲床(NC Punching 、数控剪板机(NC Shearing以及数控折弯机(NC Bending等系列数控加工设备。
但是,独立的数控化板材加工设备存在生产效率低、加工成本高、车间物流管理混乱、产品质量难以控制等缺点。
1967年,英国人研制成功世界上第一条柔性制造系统(FMS 。
1979年,世界上第一条板材加工 FMS 在日本三菱电机公司研制成功。
柔性加工方式具有高效率、高柔性、高质量以及高度自动化等优点,填补了流水线的大批量生产方式与数控加工小批量生产方式之间的空白。
FMS 的出现给机械制造业带来了深远影响。
在欧洲、美国和日本等地区已出现多家专业生产板材数控及柔性加工设备的公司,如意大利 Salvagnini 、芬兰 Finn-Power 、日本 Marata 以及德国 Trumpf 等。
板材加工FMS 可以为企业带来显著的经济效益。
例如:日本 Yaskawa 公司投产一条板材加工FMS 后,操作人员由 23人减少为 9.5人,材料利用率由 76.9%提高到 91.4%,占地面积由 725m 2减少为 377m 2,外包加工费由 37800美元 /月减少为 3000美元 /月,零件库存费用由 41640美元 /月减少为 7500美元 /月,材料种类由 10种减少为 7种。
20世纪 80年代末, 板材柔性加工设备开始进入我国市场。
广西柳州开关厂、上海第二纺织机械厂、江苏扬中长江集团以及南京电力自动化设备厂等多家企业先后从国外引进生产线。
1991年, 我国第一条自主开发的板材加工 FMS 研制成功, 在长城开关厂投入使用。
工厂设施布置模拟案例
工厂设施布置模拟案例咱就说有这么一个生产小玩具的工厂，老板叫老王。
这老王啊，一开始建厂的时候，那设施布置就跟小孩搭积木似的，乱套了。
咱先看看最开始的样子哈。
一进工厂大门，左边就是原材料仓库。
这原材料仓库啊，门特别小，每次大卡车来送货的时候，卸货就得费老半天劲，就像一个大胖子想挤进一个小门缝一样，特别滑稽。
而且这个仓库离生产车间特别远，中间还隔着一个大办公室呢。
这就导致每次生产线上需要原材料的时候，工人们就得拉着小车，像小蚂蚁搬家似的，吭哧吭哧走老远的路去取材料，路上还得绕过那些花花草草和办公室的那些个桌椅板凳啥的，可费劲了。
再说说生产车间。
生产车间里那设备摆放也没个规划。
就好比那个钻孔机和喷漆机，本来这俩工序前后关联不大，结果被放在了一起。
钻孔的时候啊，灰尘到处飞，那些灰尘就像调皮的小妖怪一样，直往喷漆机里钻。
这喷漆机可受不了啊，喷出来的漆老是有小疙瘩，就因为这，次品率那是蹭蹭往上涨，老王看到这些次品，心疼得直跺脚。
还有那成品仓库，在工厂的最角落里，又黑又小。
每次到了出货的时候，搬运工人们就得在狭窄的过道里挤来挤去，像走迷宫一样，把那些包装好的小玩具运到外面的货车上。
这过程中啊，还老是磕磕碰碰的，弄坏了不少玩具，老王又得损失一笔钱。
后来呢，老王觉得这样下去可不行啊，这工厂就像一个生病的大怪兽，没什么活力。
于是他就决定重新布置一下工厂设施。
他首先把原材料仓库的门给扩大了，就像给一个一直勒着腰带的大胖子松了松腰带一样，大卡车送货的时候轻松多了。
然后把原材料仓库搬到了离生产车间最近的地方，还专门修了一条宽敞的通道，就像给那些搬运原材料的小蚂蚁们修了一条高速公路。
这样一来，原材料供应就特别及时，生产线上再也不会因为等材料而停工了。
在生产车间里呢，老王请了个专业的布局师傅。
这个师傅啊，就像一个魔法大师一样，把设备按照生产流程重新排列了一下。
把那些容易产生灰尘的设备都放在了车间的一头，还装了个大吸尘罩，就像给灰尘妖怪们盖了个大罩子，不让它们乱跑。
工厂布局分析与设计ppt课件
工厂布局类型与特点
优点
生产灵活性高，适应市场变化能力强。
缺点
设备利用率较低，管理难度较大。
工厂布局类型与特点
01
特点
结合工艺导向和产品导向布局的特点，适用于多品种、批 量生产。
02
优点
兼顾生产效率和柔性，适应多种生产需求。
03
缺点
布局规划和管理难度较大。
空间需求预测
预测生产空间需求
根据生产计划和产量预测，估算 所需的生产空间大小，包括设备
占地面积、物料存储空间等。
分析空间利用现状
研究现有生产空间的利用情况， 包括空间利用率、空间布局合理
性等，为空间规划提供依据。
优化空间规划方案
针对空间利用中存在的问题，提 出改进措施，如重新规划空间布 局、提高空间利用率等，以满足
布局特点
采用模块化设计，便于清洁和维护；设置独立的更衣 室和消毒间，保证生产过程的卫生安全。
实施效果
新布局有效提高了食品加工效率和产品质量，同时降 低了生产成本和食品安全风险。
案例三：某汽车零部件企业工厂布局改善
改善背景
企业面临市场竞争激烈、成本压力增大等问题，需要通过改善工厂布局来提高生产效率 和降低成本。
改善措施
重新规划生产区域和物流通道，实现生产流程的简化和物料搬运的减少；采用先进的生 产设备和工艺，提高生产自动化程度。
实施效果
改善后，企业生产效率提高了25%，成本降低了15%，市场竞争力得到了显著提升。
案例四：某电子产品组装厂布局调整
调整原因
随着产品种类和数量的不断增加，原有布局已无法满足生产需求， 需要进行调整。
04 工厂布局优化方法
工厂布局分析与设计
设计原则
遵循工艺流程顺畅、物料搬运 便捷、空间利用充分等原则。
设计方案
根据分析结果和设计原则，制 定具体的布局设计方案，包括 车间、仓库、通道等的规划。
实施计划
制定详细的实施计划，包括时 间进度、资源需求、风险应对
措施等。
效果评估与经验总结
效果评估
通过对比改进前后的生产效率、成本等指标， 评估改进效果。
布局设计应具有一定的灵活性，以适应市 场变化和产品更新换代的需求。
安全性原则
经济性原则
确保工厂布局符合安全生产要求，降低事 故风险。
在满足生产需求的前提下，尽量降低布局成 本，提高经济效益。
02 工厂布局分析
现有布局分析
绘制现有工厂布局图
包括设备、生产线、仓库、办公区等 的相对位置。
识别问题区域
灵活调整布局
随着生产需求的变化， 及时调整工厂布局，以 适应新的生产要求和提 高空间利用率。
05 工厂布局实施与评估
实施计划制定
明确实施目标
根据工厂布局设计方案，确定具体的实施目标和期望效果 。
制定详细计划
包括实施步骤、时间节点、负责人和所需资源等，确保计 划的可操作性和可追溯性。
风险评估与应对措施
引入柔性生产
通过引入自动化设备、提高工人技能等方式，提高生产线的柔性，以 应对产品种类和产量的变化。
设备布局优化
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设备分类与规划
根据设备的加工能力和工艺要求，对设备进行分 类和规划，确定各类设备的数量和布局位置。
设备间距与通道设置
根据设备尺寸、操作空间和安全要求，合理设置 设备间距和通道宽度，确保设备布局紧凑且符合 安全标准。
问题诊断与分析
智能工厂仿真系统的设计与研究
智能工厂仿真系统的设计与研究一、引言随着科技的快速发展，智能化制造已经成为当今制造业的重要发展方向。
而智能工厂仿真系统则是实现智能化制造的重要手段之一。
智能工厂仿真系统以计算机软硬件技术为基础，利用计算机进行工厂现场的仿真、模拟、优化，可以有效提升工厂的生产效率、降低成本、提高产品质量。
本文将从智能工厂仿真系统的基本概念、设计思路与流程、应用场景以及未来发展方向等方面进行详细介绍。
二、智能工厂仿真系统的基本概念智能工厂仿真系统是利用计算机软硬件技术对工厂生产现场进行仿真模拟，以实现工厂生产过程自动化、智能化的一种软件系统。
智能工厂仿真系统一般包括了数据采集、数据建模、工艺仿真、制造计划、控制决策等模块。
在智能工厂仿真系统中，数据采集模块通过传感器等手段采集现场生产数据，将生产现场的实时数据转化为数字信号后存储在数据库中；数据建模模块则负责对采集到的数据进行处理，构建生产系统模型；工艺仿真模块模拟生产现场的各种生产过程，可以进行生产优化、工艺模拟等功能；制造计划模块能够实时监测生产过程中的生产进度，制定并优化生产计划；控制决策模块可根据目标的设定和最小化成本或者最大化效益等约束条件，制定控制策略，提高生产效率。
智能工厂仿真系统的本质目的是对现有生产流程进行优化、调整，缩短生产周期，提高生产效率和产品质量、降低生产成本，从而实现工厂的智能化管理。
三、智能工厂仿真系统的设计思路与流程智能工厂仿真系统的设计流程包括需求分析、方案设计、系统实现、系统测试和运行维护等环节。
1. 需求分析：需求分析指明了解智能工厂仿真系统的需求是非常重要的，需求分析包括功能需求、技术需求和性能需求三个方面。
其中功能需求是总体要求，即实现智能化工厂管理的目标；技术需求是实现功能需求的前提，即采用计算机软硬件技术实现智能化工厂管理；性能需求则主要针对系统的稳定性、可靠性、响应速度等方面。
2. 方案设计：方案设计是针对需求分析的结果，提出具体的智能工厂仿真系统方案。
数字化制造中的虚拟工厂建模与优化研究
数字化制造中的虚拟工厂建模与优化研究在当前的数字化时代，制造业正经历着一场前所未有的变革，数字化制造成为实现高效、灵活、智能生产的关键。
虚拟工厂建模与优化研究，作为数字化制造的核心技术之一，正在引起广泛的关注和研究。
本文将从虚拟工厂建模的意义、方法以及优化研究的实践应用等方面进行探讨。
一、虚拟工厂建模的意义虚拟工厂建模是将实际工厂的各个层次和要素，以数字化的方式进行描述和典型化。
通过虚拟工厂建模，企业可以在现实的制造过程中虚拟模拟、演练各种工艺流程，以达到优化生产线布局、提高生产线效率、减少资源浪费等目的。
虚拟工厂建模具有以下几方面的意义和优势：1. 显著降低产品开发成本：通过虚拟工厂建模，企业可以在产品开发前进行虚拟仿真，尽可能地减少实际试错的次数和花费，提高产品的开发速度和成功率，有效降低了产品开发成本。
2. 提高生产线效率：虚拟工厂建模可以对生产过程进行精确的模拟和优化，寻找生产线瓶颈、优化设备配置、调整工艺流程等，从而提高生产线的效率和生产能力。
3. 优化资源利用和节能减排：通过虚拟工厂建模，企业可以对资源的使用进行精确计算和优化配置，最大限度地降低能源消耗和废弃物产生，实现可持续发展。
二、虚拟工厂建模方法虚拟工厂建模的方法有很多种，常见的包括离散事件仿真、系统动力学、计算机辅助设计等。
其中，离散事件仿真是应用最广泛的一种方法，它基于事件的触发和处理，模拟了制造过程中的各个关键步骤和活动。
离散事件仿真方法的基本步骤如下：1. 收集数据和建立模型：首先，需要收集实际工厂的数据，包括设备、工人、订单等信息，然后进行建模，将实际情况转化为数学或逻辑模型。
2. 设定实验参数：根据实际情况，对模型进行参数设定，包括设备处理时间、运输时间、工人的能力等。
3. 进行仿真实验：根据模型和参数设定，进行仿真实验，模拟出各个元素之间的时间关系和作用。
4. 分析和优化：根据仿真结果，对生产线进行分析和优化，找出瓶颈环节、调整设备配置、优化工艺流程等。
虚拟工厂规划仿真系统研究与实现(可编辑)
虚拟工厂规划仿真系统研究与实现（可编辑）虚拟工厂规划仿真系统研究与实现杭州电子科技大学硕士学位论文虚拟工厂规划仿真系统的研究与实现姓名:陈奎:硕士申请学位级别专业:计算机软件与理论指导教师:王毅刚20091201杭州电子科技大学硕士学位论文要摘中国目前是一个制造业大国,工厂的发展日新月异,越来越多的现代化高科技技术应用到该领域上。
虚拟现实技术在国内的迅速发展,已受到各领域的广泛关注,其中将虚拟现实技术应用于工业制造业的研究已逐渐成为热点。
在全球数字化的大环境下,很多工厂企业也希望跟随着时代潮流。
大多工厂车间在改建或重建时,为了减少建设成本,都需要首先进行合理的设计和规划。
规划设计人员在使用传统方法进行工厂规划时,往往会出现设计困难、规划偏差和理解困难等问题,经常会造成更多人力和物力的浪费。
工厂规划系统就是运用数字化产品,对工厂的建设进行可视化设计与动态规划。
本文从系统的总体框架和系统的软硬件构成开始,详细讲述了虚拟工厂规划仿真系统各子系统功能及各个功能模块的设计方法和实现过程。
在本系统中,主要是设计与实现了基于虚拟现实技术的可视化动态规划平台。
本文通过将虚拟现实技术与仿真技术的有效结合,设计和实现了工厂规划的动态模拟和仿真系统,主要包括三个功能模块,分别是场景建模、系统仿真和规划评估。
论文的主要工作如下:为了统一管理虚拟工厂模型,保护模型所有权,本文研究和实现了模型库1.管理子系统。
通过该系统,可以合理采集设备模型,优化模型结构,设定模型格式,管理模型有效信息等,为虚拟工厂规划中的场景建模提供了方便。
2. 本文详细分析了虚拟工厂场景建模过程中的工厂设备的逻辑属性与可视化三维模型的关系。
结合 OpenSceneGraph开源软件包的渲染方式,建立高效的场景图,并利用面向对象技术,设计合理的虚拟对象结构,实现虚拟对象的几何模型和行为模型的互操作性,为系统仿真的设计提供了良好的场景规划。
3. 本文深入研究了连续/离散混合系统的仿真过程,设计合理的仿真时钟推进机制,采用有效的基于消息的事件调度方式,控制和实现系统的三维仿真,并在仿真过程中,可实时进行动态地场景和属性编辑,最终达到整个虚拟工厂规划的修改直观便捷性。