数字模型（虚拟模型）
利用计算机辅助设计（CAD）软件（如 SolidWorks、AutoCAD、CATIA 等）创建的三维虚拟模型，支持参数化设计和动态仿真。
应用场景：研发设计中的结构分析、运动仿真、碰撞检测；虚拟调试、数字孪生系统等。
特点：可快速修改、支持多学科协同设计，与物理模型结合可实现 “数字 - 实体” 闭环。
工业设备模型的核心作用
辅助设计研发
通过数字模型进行结构优化（如轻量化设计）、运动仿真（如齿轮啮合分析），减少物理原型试错成本。
案例：汽车制造中，利用 CAE 模型模拟车身碰撞过程，提前发现结构弱点。
教学与培训
物理模型或虚拟仿真系统（如 3D 交互式培训软件）可帮助操作人员熟悉设备原理和操作流程，降低实操风险。
案例：核电站利用 1:1 比例的模拟控制台培训操作员应对紧急工况。
展示与沟通
在投标、展会或客户参观时，模型可直观呈现设备性能，增强沟通效率。
案例：工程机械厂商通过动态数字模型演示挖掘机的作业流程，吸引客户。
预测与维护
结合物联网（IoT）和大数据，数字孪生模型可实时监控设备状态，预测故障并优化维护计划。
案例：风力发电机的数字孪生模型通过传感器数据模拟叶片磨损情况，提前预警更换需求。
建模技术
正向建模：从概念设计出发，通过 CAD 软件逐步构建设备的几何结构和装配关系。
逆向建模：通过三维扫描（如激光雷达、结构光扫描仪）获取现有设备的点云数据，反推三维模型，用于旧设备改造或仿制。
多物理场建模：结合流体力学（CFD）、有限元分析（FEA）等工具，模拟设备在温度、压力、电磁等多场耦合下的性能。
工艺复杂度
简单结构模型：
仅需基础切割、拼接（如板材雕刻、3D 打印），无复杂内部结构。
成本占比：材料成本占 60%-70%，人工加工成本占 30%-40%。
复杂功能模型：
需实现可动部件（如齿轮传动、阀门启闭）、灯光演示、流体模拟等功能，涉及机械传动设计、电子控制系统集成。
成本占比：材料成本占 30%-40%，设计与加工成本占 60%-70%。
案例：
一个带动态演示功能的工业机器人模型（含关节运动、传感器灯光反馈）成本可达5 万 - 20 万元。