建模與模擬技術是一種強大的工具，用於創建和理解現實世界的模型，以預測和優化系統的性能。

建模與模擬技術從嚴格意義上說，是兩個技術的複合名詞，即建模技術與模擬技術。建模是模擬的基礎，建模是為了能夠進行模擬。模擬是建模的延續，是進行研究和分析物件的技術手段。

具體到智慧製造中，建模技術是指，針對製造中的載體（如數控加工機床、機器人等）、製造過程（如加工過程中的力、熱、液等問題）和被加工物件（如被製造的汽車、飛機、零部件），甚至是智慧車間、智慧調度過程中一切需要研究的物件（實體物件或非實體化的生產過程等問題），應用機械、物理、力學、電腦和數學等學科知識，對研究物件的一種近似表達。

模擬技術是在建模完成後，結合電腦圖形學等電腦科學手段，對模型進行圖像化、數值化、程式化等的表達。借助模擬，可以看到被建模物件的虛擬形態。

建模與模擬技術的類型

1、幾何建模

原理：通過點和線構建物體的幾何形狀。

應用：常見於簡單的三維動畫製作，如使用基本幾何形狀創建基礎模型。

2、掃描建模

原理：使用鐳射掃描器、三維相機或其他感測器捕捉物體的形狀和紋理，轉化為三維模型。

應用：快速獲取真實世界中的物體和場景，如建築、文物和地形等的數位化。

3、分形建模

原理：基於數學演算法，通過重複應用簡單規則生成複雜的三維形狀。

應用：虛擬實境和遊戲開發中的環境創建，如自然景觀和複雜結構的類比。

4、參數化建模

原理：通過定義一組參數來生成三維模型，這些參數控制模型的大小、形狀和位置等。

應用：工程設計和建築建模，可以快速修改和調整設計。

5、實體建模

原理：通過定義一組實體（如點、線、面、體）來構建三維模型。

應用：工程設計和製造，提供精確的尺寸和幾何資訊。

6、複合建模

原理：將多個三維模型組合在一起以創建複雜的三維場景或物體。

應用：電影製作、遊戲開發和虛擬實境，創建複雜的虛擬世界和角色。

建模與模擬技術的特點

（1）虛擬化：虛擬化是建模與模擬技術的最本質特點，利用建模與模擬技術可得到被研究物件的虛擬鏡像。

（2）數值化：數值化是建模與模擬技術的必要特點，是模擬、計算、優化的前提。

（3）視覺化：視覺化是建模與模擬技術的直觀特點，是建模與模擬技術人機交互與友好性的體現。在智慧製造中，視覺化幾乎是一切建模與模擬技術所共有的特點和屬性。視覺化可以説明科研人員直觀分析被研究物件的動態行為，也可以説明車間技術人員快速掌握加工過程或加工物件的即時狀態。

（4）可控化：可控化是建模與模擬技術通往終極目標的必要手段。建模與模擬技術的目的是對被研究物件進行分析和優化。只有在建模與模擬技術中做到可控化，才可以進行科學化的對照試驗、優化試驗等。

建模與模擬技術的應用

1、遊戲和娛樂行業

使用三維模型創建遊戲角色、場景和道具，提供沉浸式的遊戲體驗。

2、影視製作

通過特效和虛擬場景建模，實現電影中的奇幻場景和角色。

3、建築設計

利用建模和模擬技術進行建築設計和規劃，預測建築物的性能和外觀。

4、工業設計

在產品設計階段使用建模和類比技術，評估產品的可行性和性能。

5、資料分析

建模和類比技術有助於理解和挖掘資料背後的規律和趨勢，進行市場預測、風險評估等。

6、人工智慧

在人工智慧領域，建模和模擬技術用於模擬人類的思維和行為，支援人工智慧系統的設計和優化。

7、網路安全

類比和分析各種網路攻擊和防禦手段，提供可行的安全解決方案，保護使用者隱私和資料安全。

8、醫療保健

通過建模和模擬技術，對疾病的發展過程進行建模和模擬，預測病情發展趨勢，輔助醫療決策。