谈到虚拟仿真，大家很自然的会想到我们常见的有限元分析，流体动力学等方面的应用，比如大家熟知的结构强度、疲劳，振动噪声或者流体传热等，想到那些商用分析软件像ANSYS、ABAQUS、Hyperworks等。但是，其实对于现今数智化时代，制造业的仿真涵盖的范畴更加的广阔，尤其是对于生产制造环节，或者是物流管理等方面的仿真需求越来越频繁。

  关于这方面的仿真需求和应用，主要是生产过程方面的逻辑控制，工序环节的优化，用于匹配工业工程方面的系统管理和精益生产，实现全车间的数字化智能化管理，常见的像西门子的Tecnomatix或者达索的DELMIA软件。它主要涉及到工业机器人的动作（路径）规划、整体布局、节拍控制，以及同外围元素之间的协作优化等仿真工作。

  机器人仿真就像是一个魔法般的虚拟世界，通过计算机软件创建出一个仿真环境，将真实的工厂场景和机器人操作搬到了电脑屏幕上。在这个虚拟世界中，我们可以模拟机器人的动作、工作流程，甚至感受到机器人和环境的互动，为我们提供了一个实验和优化的平台。

  尤其是当下，随着工业互联网技术的整体发展，生产过程智能、车间管理智能越来越受到制造业的重视。以数字孪生和虚拟仿真技术为核心，针对工业机器人的运动仿真具有更加直接和现实的意义。一方面，机器人的教学和轨迹规划仿真系统，完成和计划运行轨迹试验，检查轨迹的正确性和安全性，以避免碰撞在实际操作中，减少损失，节省人力、物力和成本。另一方面，它也为科研人员和教学人员提供了一个开放的平台，可以促进机器人控制方法的设计和日常的教学和培训。

  以目前国内头部企业大族机器人的提供的数字孪生解决方案为例。该方案构建了“机器人+数字孪生+机器人教学”三位一体的机器人教育实训体验平台，其中机器人教学平台包括多场景的实训内容，囊括了诸如数字孪生焊接实训平台、综合实训平台、复合机器人物流实训平台、人工智能实训平台以及数字化智能实验室等丰富的内容。

  平台软件充分利用虚拟现实技术（VR），在虚拟环境下实现对机器人的知识学习和体验真实环境应用。同时，利用数字孪生技术，在虚拟仿真技术基础上依托并集成其他技术以实现精准映射、虚实互动，学生不用担心设备损坏和人身安全，同时能体验与实际生产线一致的场景和操作,用户可根据场地以及教学需要选择不同的硬件操作台及终端配置，让教学和实训更高效。

下面对大族焊接机器人数字孪生实训平台和机器人智能视觉综合实训平台进行详细解读。

  焊接机器人数字孪生实训平台是专门针对焊接、机器人、机电一体化、材料贾工等相关专业设计的教学实训平台。平台充分利用数字孪生技术，实现虚实的精准映射，通过配套的数字孪生实体焊接机器人实训平台验证学习效果，解决焊接机器人高技能人才培养过程中的高污染、高耗材、高风险、高投入、设备不足、虚实脱节等困扰，实现对机器人基础知识、机器人操作编程、在各种应用场景下的知识学习和应用实训，在解决职业教育中“三高三难”难点和痛点的同时，使教学和实训更真实、更高效。

  机器人智能视觉综合教学实训平台，是为广大的大学本科以及高职、高专类相关专业的学生提供接近工程应用和生产的实习、实践平台，助力学生直观地接触、认识、了解和深入学习专业领域内的科技前沿的先进技术，为未来职业发展奠定坚实的理论和实战基础。

  除此之外，平台提供了大族机器人多行业（如：焊接、码垛、搬运、上下料、切割、喷涂等）应用场景。通过数字孪生技术，学员可以在多种场景的虚拟仿真空间实现人机交互和业务学习，有效提升培训质量及效率，降低培训成本和难度。

  再者，平台具有考核功能，并且能够进行简单的程序编写，为学员提供丰富多彩的学习空间，真正实现“所见即所得”。

  不仅仅是教育实训领域，在工业制造领域，依托数字孪生技术，大族机器人提供了丰富多场景的应用解决方案。如设备的状态监控管理，通过构建工厂级的3D可视化监控，形成高精度的虚实映射的监控平台，构建统一集中式的工厂设备可视化大屏，协助车间生产管理人员高效管理车间设备，实时掌握设备反馈的动态信息和运行状态。

  此外，在工艺仿真和参数优化方面，企业可以通过数字孪生平台模拟生产工艺过程，结合控制算法在虚拟空间中进行高效的仿真模拟，提前对工艺过程进行优化调整，使得生产流程更加合理，有效的提升管理效率，降低前期投入，为企业带来触手可及的经济效益。

  当然，与教育实训平台类似，大族机器人在工业领域也提供了基于数字孪生虚拟仿真的安全操作培训。由于实际生产中是连续的，设备不能停机，同时存在生产安全等风险，因此对新入职的设备管理、工厂检修等技术工程师无法获得真实的操训练环境。基于数字孪生的仿真培训为现场工程师提供了模拟操作环境，能够快速帮助工程师提升技能，为其真正开展实际运维工作提供基础训练。

  未来，随着AI大模型技术的不断迭代发展，结合数字孪生、VR以及AI视觉技术能够更加方便研究人员持续丰富完善虚拟仿真场景，构建应对复杂场景和工况的数字孪生平台，为制造业提供更多智能化的解决方案。