Visual Components在核工程设计中的应用

胡朋磊 苏俊鹏

摘要：针对核工程设计中前期方案沟通阶段时间成本高、沟通效率低的问题，本文以某项目为基础，在Visual Components中建立了三维仿真模型，可以提高沟通效率，减少设计成本，为核工程设计未来的设计思路提供了参考。

关键词：Visual Components， 可视化建模，三维仿真，核工程设计

Key words：Visual components， Visual modeling， Three-dimensional simulation， Nuclear engineering design

0引言

在核工程设计中，工艺设计作为主要组成部分，负责产线布局、节拍计算、人物流组织、立体空间、动态布局、方案交流和工艺设备选型等。工艺专业作为主专业在前期方案设计阶段与业主交流最为密切，在前期方案交流阶段，由于设计方案随时改动，时间成本较大，为了提高交流效率、减少时间成本、直观准确的展示设计方案，可以建立三维仿真模型，动态展示设计方案。

目前，三维仿真模型在设计领域的应用比较广泛。王益等开发出一种智能变电站仿真三维可视化组件装配技术，有效的解决了变电站三维仿真系统创建成本高、耗时长、不易扩展等问题。蒋春朗等开发的吊装仿真系统为双主吊钩汽车起重机吊装仿真提供了真正沉浸式模拟吊装体验，显著改善了吊装仿真的效果，有效降低了吊装事故的发生率。范英铭开发了冶金机械模具三维仿真系统经过与传统冶金机械模具系统对比实验，验证了通过冶金机械模具三维仿真系统运行操作，能高效率的完成模具加工任务。

1 Visual Components简介

Visual Components（简称VC）是新一代的数字化工业仿真软件，是涵盖3D工艺仿真、装配仿真、人机协作、物流仿真、机器人仿真、虚拟调试、数字孪生工厂等功能于一体的数字化工业仿真平台。

VC自带的Ecat组件库（网络组件库）中，有超过2000多种的成熟组件，并还在不断更新，这些组件可以轻量 化处理并大大减轻用户电脑的负擔，且大部分组件都是参数化的组件，可根据布局的不同，通过参数设置可调整 组件的尺寸或其他特性。

3 Visual Components在核工程设计中的应用

在核工程设计中，燃料组件生产线自动化程度较高，且在制造厂房中物流经常采用AGV、自动化传输线和起重机转运的方式，物料在立体空间中实现转运，传统的二维图纸难以直观、高效地表达出方案设计内容，特别是在与业主沟通过程中，常常因为方案表达不清降低沟通效率，增加时间成本，因此建立燃料组件生产制造厂房的三维仿真模型，通过动态展示设计方案是很有必要的。通过VC软件建立厂房的三维仿真模型，主要步骤包括建立模型库、厂房布局和编程等步骤。

3.1模型库的建立

VC软件模型库中自带多种厂房仿真模型搭建中所需的模型，包括机械臂、吊车、AGV、传送线、堆垛机等。这些模型是在厂房仿真模型搭建中广泛使用的通用模型，此外针对核工程项目，工艺设备的设备模型在三维仿真模型的建立过程中起到基础作用。

建立工艺设备的模型库，可以选择在VC软件中建模模块中直接建立，也可以选择在三维建模软件中建立好三维模型再导进VC软件中，再在建模模块中对导入的模型进行编辑保存到模型库中。由于VC软件中建模功能比较简单，只能建立建立简单的几何体，因此本文选用外部导入的方式建立工艺设备的模型库。

3.2厂房布局

在VC中进行燃料组件制造厂房布局可以采用从模型库中拖拽建模的方式，根据燃料组件的制造工艺流程，从模型库中将建立好的各个单体模型拖拽至建模界面实现燃料组件制造厂房三维模型的搭建。

3.3编程设置

搭建好厂房的三维模型后，还需对模型进行整体编程实现厂房的动态仿真，VC软件具有非常友好的编程界面，可以轻松实现人流、物流和设备的仿真动作。

通过动态仿真，设计人员可以根据仿真结果对设计方案进行调整，对方案中不合理的地方及时修改，完善设计方案。同时，在与业主进行方案交流时，可以直观便捷的展示设计方案，对业主的修改意见可以做到即时响应，大大的提高沟通效率。

4结论

本文首先介绍了三维仿真在工程设计中应用的特点和优势，以核工程某项目为例，介绍了搭建三维仿真模型的步骤，展现出VC在核工程设计中的前景，为核工程设计未来的设计思路提供参考。

参考文献：

[1]朱森光. 基于OpenGL的工业现场三维仿真方案[J].电脑编程技巧与维护， 2021（05）：136-138. DOI： 10. 16184/j. cnki. comprg. 2021.05.056.

[2]王益，陈珉，王涛，王先兵.智能变电站仿真三维可视化组件装配技术研究[J].电力系统保护与控制，2018，46（23）：118-126.

[3]蒋春朗，梁友国，李末，考辉.双主吊钩汽车起重机三维仿真的研究与应用[J].机械工程与自动化，2021（04）：67-69.

[4]范英铭.冶金机械模具三维仿真系统开发研究[J].中国金属通报，2019（11）：73-74.