數字模型（虛擬模型）
利用計算機輔助設計（CAD）軟件（如 SolidWorks、AutoCAD、CATIA 等）創建的三維虛擬模型，支持參數化設計和動態仿真。
應用場景：研發設計中的結構分析、運動仿真、碰撞檢測；虛擬調試、數字孿生系統等。
特點：可快速修改、支持多學科協同設計，與物理模型結合可實現 “數字 - 實體” 閉環。
工業設備模型的核心作用
輔助設計研發
通過數字模型進行結構優化（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，提前發現結構弱點。
教學與培訓
物理模型或虛擬仿真系統（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，模型可直觀呈現設備性能，增強溝通效率。
案例：工程機械廠商通過動態數字模型演示挖掘機的作業流程，吸引客戶。
預測與維護
結合物聯網（IoT）和大數據，數字孿生模型可實時監控設備狀態，預測故障并優化維護計劃。
案例：風力發電機的數字孿生模型通過傳感器數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，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）獲取現有設備的點云數據，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。
工藝復雜度
簡單結構模型：
僅需基礎切割、拼接（如板材雕刻、3D 打印），無復雜內部結構。
成本占比：材料成本占 60%-70%，人工加工成本占 30%-40%。
復雜功能模型：
需實現可動部件（如齒輪傳動、閥門啟閉）、燈光演示、流體模擬等功能，涉及機械傳動設計、電子控制系統集成。
成本占比：材料成本占 30%-40%，設計與加工成本占 60%-70%。
案例：
一個帶動態演示功能的工業機器人模型（含關節運動、傳感器燈光反饋）成本可達5 萬 - 20 萬元。
