物理模型（實體模型）

通過材料（如金屬、塑料、木材等）手工或機械加工制作的實體模型，直觀展示設備的外觀結構、尺寸比例。

應用場景：產品原型展示、工業(yè)設計驗證、展覽展會等。

特點：可觸摸、立體感強，但制作成本較高，修改難度大。

工業(yè)設備模型的核心作用

輔助設計研發(fā)

通過數(shù)字模型進行結構優(yōu)化（如輕量化設計）、運動仿真（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)結構弱點。

教學與培訓

物理模型或虛擬仿真系統(tǒng)（如 3D 交互式培訓軟件）可幫助操作人員熟悉設備原理和操作流程，降低實操風險。

案例：核電站利用 1:1 比例的模擬控制臺培訓操作員應對緊急工況。

展示與溝通

在投標、展會或客戶參觀時，模型可直觀呈現(xiàn)設備性能，增強溝通效率。

案例：工程機械廠商通過動態(tài)數(shù)字模型演示挖掘機的作業(yè)流程，吸引客戶。

預測與維護

結合物聯(lián)網（IoT）和大數(shù)據，數(shù)字孿生模型可實時監(jiān)控設備狀態(tài)，預測故障并優(yōu)化維護計劃。

案例：風力發(fā)電機的數(shù)字孿生模型通過傳感器數(shù)據模擬葉片磨損情況，提前預警更換需求。

建模技術

正向建模：從概念設計出發(fā)，通過 CAD 軟件逐步構建設備的幾何結構和裝配關系。

逆向建模：通過三維掃描（如激光雷達、結構光掃描儀）獲取現(xiàn)有設備的點云數(shù)據，反推三維模型，用于舊設備改造或仿制。

多物理場建模：結合流體力學（CFD）、有限元分析（FEA）等工具，模擬設備在溫度、壓力、電磁等多場耦合下的性能。

仿真技術

運動仿真：驗證機械部件的運動干涉和軌跡合理性（如機器人路徑規(guī)劃）。

熱力學仿真：分析設備散熱、能量損耗等問題（如電機溫升模擬）。

控制仿真：通過 PLC（可編程邏輯控制器）虛擬調試，驗證自動化程序的邏輯正確性。