2020年，贝加莱提出了针对机器智能与创新开发的“简·易”自动化理念，首要进行的便是简单的规划与设计，贝加莱的集成开发平台软件Automation Studio与众多的建模仿真软件（如MATLAB/Simulink、MapleSim、IndustrialPhysics等）均紧密合作，在不同层面实现机电系统与控制系统平台之间的协同仿真，以加速开发过程。此次以IndustrialPhysics为例展开介绍，贝加莱与建模仿真软件不同应用的连接如图1所示。

图1 贝加莱与建模仿真软件不同应用的连接

如图2所示，对于生产和制造商而言，生产的工艺配方、尺寸规格、材料对象、工艺流程、设备状态、订单规模、人员水平等总是在变化，而生产又是紧迫的，因此，要求机器必须具有非常强的适应变化的能力，这为机器与产线制造商提出了挑战。

·　如何使得机器具有适应变化生产的能力？

·　机器的极限产能在哪里？

·　在不同状态下，工艺最优参数分别是多少？

·　如何让知识复用，加速开发？

·　如何快速交机？

图2 总是在变化的生产与制造流程

对于机器与产线集成商而言，提供应变能力的设备与产线是必然要求，但是，测试验证费时且成本高。得益于数字化设计技术的发展，整个机器的生产流程可以进行仿真，并与控制系统实现协作，在机械不同速度、摩擦力状态下的工作状态以3D方式呈现；后续的人员操作培训阶段也可以通过AR/VR连接，实现交互式培训。

1　它如何运行？

为什么说“ 简· 易” ， 就是要使用起来方便快捷，IndustrialPhysics B&R Edition是由贝加莱与machineering公司共同开发，支持与Automation Studio接口连接，支持基于模型开发，无论其实现的细节程度如何，建模、仿真和虚拟调试全都融入其整个产品组合中。

B&R IndustrialPhysics使用CAD数据来创建数字孪生。数据以STEP格式导入，这表示仍然可以使用CAD设计中最重要的属性，如质量和密度。此外，B&R IndustrialPhysics还为各个机械组件提供其它属性以及组件和控制器接口的自由度。开发人员可以立即在PC上启动虚拟模型，并连接到软件或硬件在环配置中的控制器。

工作流程如图3所示，简述如下：

（1）将CAD（*.step文件）导入IndustrialPhysics；

（2）在IndustrialPhysics中定义模型接口（I/O列表）；

（3）配置目标（PLC）的TCP/IP连接并使用HIL（硬件在环）助手导出I/O列表，创建一个包含通信库的ZIP文件；

（4）将I/O列表导入机器的AS项目，这些连接将链接到AS中的机器软件，使项目下载到目标；

（5）当IndustrialPhysics开始仿真时，目标和仿真之间的通信通过TCP/IP建立。

图3 通过IndustrialPhysics可以与Automation Studio建立连接

2　它可以做什么？

如图4所示，建模仿真可以达到以下效果：

（1）加速开发周期：数字化环境中的设备可以快速地调整；

（2）硬件在环测试：通过HIL测试，即可快速生成代码并直接在PLC上运行；

（3）实现并行工程：在机器的设计制造阶段，即可进行测试验证；

（4）早期安全测试：无论是空间碰撞、干涉，还是人员安全，均可安全环境下进行优化；

（5）物理极限测试：在实际机器上，这是危险的，而在虚拟环境下，这个可以大胆测试；

（6）确认项目瓶颈：提前发现问题，避免返工带来的成本和时间浪费；

（7）优化沟通效率：不管是项目的多方协调，还是售前展示，或是培训交流，都是可行的；

（8）创新时间空间：赋予工程师各种可能性的测试验证；

（9）加速产品上市：即使机器在变化，也能快速测试并出机，交付客户。

图4 建模仿真开发可以实现的能力

3　应用案例

（1）机器开发或虚拟培训

对于企业的机器开发，以及大学教学或实验，可以采用IndustrialPhysics等构建一个机器或产线进行虚拟测试与验证，也可以进行人员培训与实验，其中有一些已有的开发的机器应用，如针对卧式包装的过程、针对飞剪的过程。

（2）构建产线的数字孪生系统

ACOPOStrak的生产运行仿真、空间干涉等测试验证，如ACOPOStrak的数字孪生体。

（3）AR/VR场景

针对教学与机器培训，可以让操作人员对机器进行基于AR/VR的连接，从而得到直观的体验，提升培训效率。

摘自《自动化博览》2021年4月刊