“仿真”一詞譯自英語單詞“Simulation”,，有時(shí)也譯作“模擬”，是“模仿真實(shí)世界”的意思,。

1　系統(tǒng)仿真類型介紹
　　在工程技術(shù)界，系統(tǒng)仿真是通過對(duì)系統(tǒng)模型實(shí)驗(yàn),，去研究一個(gè)存在或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng),。表1所列是系統(tǒng)仿真的仿真類型、模型類型,、計(jì)算機(jī)類型和經(jīng)濟(jì)性,。
　　由表1可見，計(jì)算機(jī)仿真已成為系統(tǒng)仿真的一個(gè)重要分支,，系統(tǒng)仿真很大程度上指的就是計(jì)算機(jī)仿真,。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展與控制工程、系統(tǒng)工程及計(jì)算機(jī)工程的發(fā)展有著密切的聯(lián)系,。一方面,，控制工程、系統(tǒng)工程的發(fā)展,，促進(jìn)了仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用,；另一方面，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,，又為仿真技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的支撐,。計(jì)算機(jī)仿真一直作為一種必不可少的工具，在減少損失,、節(jié)約經(jīng)費(fèi)開支,、縮短開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面發(fā)揮著重要的作用。

2　計(jì)算機(jī)仿真在制造業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀
　　制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中一般都占有最大的比重,，自70年代以來,，全球性的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷向多元化,、個(gè)性化方向發(fā)展,，產(chǎn)品的更新期和交貨期都在縮短，一些自動(dòng)化技術(shù)如CAD,、CAM,、CAPP、NC,、FMS,、MRPⅡ及CIMS都得到快速發(fā)展。系統(tǒng)仿真作為一種重要手段,，通?？梢詽B透到它們當(dāng)中去，并幫助它們實(shí)現(xiàn)集成,，從而促進(jìn)了一些先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,。在50年代，最引人注目的仿真領(lǐng)域是火炮控制和飛行控制系統(tǒng),；60年代,，是火箭和導(dǎo)彈控制系統(tǒng)；70年代是航天,、核能和經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng),；到80年代，最引人注目的仿真領(lǐng)域就逐步轉(zhuǎn)向了制造系統(tǒng),，并且呈現(xiàn)出一種生機(jī)勃勃的局面,。


從本質(zhì)上講，仿真技術(shù)就是建立仿真模型和對(duì)模型實(shí)驗(yàn)的一種技術(shù),。計(jì)算機(jī)仿真過程的實(shí)現(xiàn)一般都可由計(jì)算機(jī)高級(jí)語言,、仿真語言和仿真軟件來完成（如圖1所示）。典型的仿真軟件有仿真環(huán)境,、仿真語言和程序包3種形式,，其功能覆蓋是不完全相同的。從下到上,，大體反映了仿真軟件的發(fā)展過程,。到80年代中后期，開始出現(xiàn)了一體化仿真環(huán)境?，F(xiàn)在,，面向制造系統(tǒng)的仿真出現(xiàn)了一體化支撐軟件,，實(shí)現(xiàn)了仿真建模、仿真運(yùn)行,、輸出分析的集成環(huán)境,，仿真監(jiān)控運(yùn)用了并發(fā)執(zhí)行機(jī)制，在數(shù)據(jù)庫管理的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了模型數(shù)據(jù),、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),、仿真結(jié)果的統(tǒng)一管理，人工智能技術(shù)也應(yīng)用在仿真建模,、仿真運(yùn)行和仿真結(jié)果的分析中,。此外，廣義制造系統(tǒng)仿真器的出現(xiàn),，實(shí)現(xiàn)了對(duì)某類制造系統(tǒng)的非語言建模,、模型數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等功能。這類典型的一體化仿真軟件有TESS,，IBIS,；廣義仿真器有AUTOMODⅡ，F(xiàn)ATOR,，GEMS,，WITNESS等。

3　計(jì)算機(jī)仿真的研究熱點(diǎn)及對(duì)制造業(yè)的影響
　　80年代以來,，系統(tǒng)仿真不斷地朝著縱,、橫方向發(fā)展，在制造業(yè)方面,，一個(gè)比較明顯的進(jìn)展就是“虛擬制造”。 根據(jù)虛擬制造的概念,，整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造首先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行,，這樣可以發(fā)現(xiàn)并解決該產(chǎn)品在制造之前可能出現(xiàn)的各種問題。
　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR——Virtual Reality）亦稱虛擬環(huán)境技術(shù),、靈境技術(shù),，是一種最有效地模仿人在自然環(huán)境中的視、聽,、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù),。它是在綜合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),、傳感技術(shù)等多門科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,。它有2個(gè)基本特征，即“靈境感（Immersive）”和“交互感（Interactive）”,。通過這2個(gè)基本特征,，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能描述事物內(nèi)部及其相互間真實(shí)的作用和交互，使用戶仿佛置身于一個(gè)虛擬的世界中，從而拉近了用戶與環(huán)境之間的距離,，改變了人機(jī)交流的方式,。利用VR技術(shù)的這些特性，可以對(duì)產(chǎn)品的各個(gè)階段提供支持,，例如在虛擬環(huán)境下設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其生產(chǎn)流水線,，測(cè)試和裝配產(chǎn)品的零部件，客戶可以驗(yàn)證產(chǎn)品是否符合要求等,。
　　近年來,，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)應(yīng)用的另一個(gè)研究熱點(diǎn)——虛擬產(chǎn)品開發(fā)也是引人注目的。虛擬產(chǎn)品開發(fā)（VPD——Virtual Product Development）首先源于并行工程（CE——Concurrent Engineer）思想,。這種思想將現(xiàn)代先進(jìn)的組織形式跟現(xiàn)代的哲學(xué),、文化混合為一體，是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過程（制造過程,、使用過程和支持過程）進(jìn)行并行的,、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化工作模式。CE能在產(chǎn)品開發(fā)一開始就考慮到投資,、生產(chǎn)制造,、裝配、銷售和維護(hù)以及報(bào)廢等產(chǎn)品的整個(gè)生命周期的所有因素,，這對(duì)解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)的矛盾是非常有益的,。VPD就是在CE方法論的指導(dǎo)下，把CAD,、CS和大規(guī)模產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)綜合起來,，形成一個(gè)虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)人員能夠在這種環(huán)境下策劃產(chǎn)品,、設(shè)計(jì)產(chǎn)品,、預(yù)測(cè)產(chǎn)品在真實(shí)環(huán)境下的性能、特征以及真實(shí)工況下所具有的響應(yīng),，從而減少反復(fù)和變更的次數(shù),，減少甚至取消制作物理原型樣機(jī)，如此就能很好地檢驗(yàn)設(shè)計(jì),、指導(dǎo)和優(yōu)化設(shè)計(jì),，有效地縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期和大量地節(jié)省開發(fā)費(fèi)用。VPD仿真技術(shù)是仿真技術(shù)發(fā)展的又一重要領(lǐng)域,，它能深入到各種復(fù)雜產(chǎn)品的制造中,，能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
　　現(xiàn)在,，仿真技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)從單一的系統(tǒng)走向開放復(fù)雜的大系統(tǒng),。當(dāng)仿真對(duì)象分布于廣闊的時(shí)空領(lǐng)域,，仿真任務(wù)要求將不同地理位置、不同類型（包括人在內(nèi)）的仿真對(duì)象構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一整體進(jìn)行仿真時(shí),，產(chǎn)生了分布交互化仿真（DIS——Districted Interactive Simulation）,。這種仿真系統(tǒng)里包含有不同類型的實(shí)體—虛體、真實(shí)實(shí)體和構(gòu)造實(shí)體,，這些實(shí)體可以基于不同目的系統(tǒng),、不同年代的技術(shù)、不同廠商的產(chǎn)品和不同產(chǎn)品組成,，并允許它們交互操作,。DIS實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將不同地點(diǎn)的仿真設(shè)備連接起來，通過實(shí)體間的數(shù)據(jù)交換構(gòu)成時(shí)空到合成仿真環(huán)境的一種先進(jìn)仿真技術(shù),。在這種復(fù)雜的分布綜合的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真時(shí),，必須提供快速、高效,、大量的信息通道和相應(yīng)的處理,。美國是最早研究這種技術(shù)并投入使用的國家，已經(jīng)完成了多項(xiàng)基于虛擬仿真的DIS工程項(xiàng)目,，相關(guān)的協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成或正在完成,。
　　在制造行業(yè)，已經(jīng)產(chǎn)生了類似于DIS的虛擬研究開發(fā)中心或虛擬企業(yè),。香港生產(chǎn)力促進(jìn)局和香港城市大學(xué)共建的快速科技中心就是一個(gè)虛擬研究開發(fā)中心,。此外，為了適應(yīng)快速變化的世界市場(chǎng),，克服單個(gè)企業(yè)難以在短期內(nèi)具備所需資源的局限性,，出現(xiàn)了在一定時(shí)限內(nèi)，為了某一市場(chǎng)機(jī)遇,，通過網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)聯(lián)結(jié)的一種動(dòng)態(tài)聯(lián)盟——虛擬企業(yè),。
　　美國波音（BOEING）公司可以把777飛機(jī)的研制、生產(chǎn)做到幾乎“無圖紙”的程度,。波音777飛機(jī)的研制、整機(jī)設(shè)計(jì),、裝配,、部件測(cè)試以及各種試飛，都是由計(jì)算機(jī)完成的,。它能將開發(fā)周期從原來的8年縮短到5年,，節(jié)約了數(shù)百萬美元經(jīng)費(fèi)。

4　結(jié)束語
　　圍繞產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到終止使用的整個(gè)生命周期,，再從決策者,、設(shè)計(jì)師,、制造商、銷售商和用戶等全方位地去觀察和研究產(chǎn)品,，仿真技術(shù)已顯示出它強(qiáng)大的生命力和發(fā)展?jié)摿?。面?1世紀(jì)，同其他領(lǐng)域一樣,，制造領(lǐng)域的仿真技術(shù)的仿真規(guī)模正在不斷地?cái)U(kuò)大,，仿真功能也在不斷地朝智能化、可視化,、集成化,、并行化、分布交互化的方向發(fā)展,。