在数字时代浪潮的席卷下，各行业正经历着深刻变革，虚拟仿真行业也不例外。2025年，虚拟仿真技术在多领域应用持续深化，尤其是在教育教学方面，其与专业课程的融合不断拓展。智能制造工程专业对智能产线实训有着迫切需求，在此背景下，智能产线虚拟仿真教学的发展成为教育领域关注的焦点。

  一、智能产线虚拟仿真系统的构建

  (一)设计理念：虚实结合，强化实践

  虚拟仿真技术为智能产线教学带来了全新思路。《2025-2030年全球及中国虚拟仿真行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，构建的智能产线虚拟仿真实训教学场景，具有丰富多样、沉浸式与交互式的特点。学生借助数字教学方式，可在仿真系统中验证和巩固专业知识，深度参与设计开发流程，训练操作技能。同时，将实际运行数据映射到虚拟实验系统，紧密结合工程实际，实现不同工位多设备联动的虚拟仿真教学模式，使仿真结果更具可靠性。

  (二)设计目标：全面仿真，培养综合能力

  智能制造虚拟仿真系统采用新型人机交互系统，对工业机器人以及智能制造活动中的人、物、信息和制造过程进行全方位仿真。覆盖产品从初始设计、生产建模、仿真加工、装配到检验的全生产周期。通过将虚拟仿真技术与学科专业深度融合，利用平台还原智能制造全流程，以培养学生基本认知和综合设计操作能力为目标。借助虚拟化技术将平台共享至互联网，突破场地限制，扩大共享范围。实验内容涵盖工业机器人实训操作与智能生产实际案例，满足多专业、多层次学生创新实践需求。

  (三)系统架构：集成多元功能

  对工业机器人、电气及周边设备进行三维虚拟仿真，可依据用户需求迅速构建智能生产线仿真模拟，开展工程规划、验证、工艺分析、逻辑验证等工作，整合物流、人机工程及物理仿真模拟功能。该系统集成真实 / 虚拟机器人示教编程系统、工业机器人运动控制器，运用硬件模拟技术实现控制器与虚拟化通信。实训教学操作包含 PLC 编程控制、工业机器人示教编程应用等。系统支持多品牌工业机器人虚拟仿真组件及运动仿真，用户可自定义模型库并导入编辑多种文件格式搭建教学场景，还能模拟多种物理范畴场景，达到与真实智能制造相同的实训效果。

  二、智能产线虚拟仿真系统的实验教学体系

  (一)实验体系：涵盖多环节训练

  智能产线虚拟仿真练习内容丰富，包括机器人典型结构设计与建模、智能产线物流仿真、机器人工作站离线编程仿真、产品装配仿真等。在机器人设计开发环节，针对机器人典型组件建立三维模型并参数化形成模型库;智能物流规划环节，分析评估产线内部物流与配送资源，优化物流配送路径等;机器人离线编程环节，根据产线任务对机器人进行教导控制操作，生成并优化运动轨迹及程序代码;智能装配仿真环节，通过虚拟装配分析电子产品装配情况，规划装配工艺顺序。

  (二)实验方法：循序渐进开展实验

  首先，打开仿真软件进入模型编辑界面，建立工业机器人等组件模型库，为智能装配产线智能化场景奠定基础。接着，导入产线组件三维模型，加入运动学和动力学分析算法，实现虚拟仿真运动控制。然后，按照实验项目要求进行虚拟调试和仿真验证。最后，对仿真结果进行讨论，优化并改进实验结果。

  三、智能产线虚拟仿真教学实施

  (一)任务要求：设计与仿真实践

  指导教师依据培养方案，要求学生设计多机器人智能产线，搭建仿真应用场景，完成原材料出库、物流传输、机器人装配与检测、成品入库等工作的自动化仿真，并进行总结汇报与考核。

  (二)场景搭建：多模块构成智能产线

  智能产线由五个主要部分组成。立体仓储模块，包含原料库区和成品库区，由直角坐标机器人负责出入库;产品装配模块，SCARA 机器人完成部件组装，传送带传送物料，配有光电传感器等检测装置;视觉检测与封装模块，由 FANUC_1 机器人、虚拟相机、料仓等完成产品装配检测及封装任务;自动紧固模块，FANUC_2 机器人、送螺丝机、检测装置完成产品紧固螺钉任务;倍速链传送模块，由上 / 下层倍速链、电动机、升降机等提供物流搬运功能。

  (三)仿真分析：优化产线性能

  智能产线模型搭建完成后进行仿真模拟，物料经倍速链运输，到达相应位置后由不同机器人完成装配、封装、紧固等任务。仿真完成后，用户可实时查看产线数据分析，了解产线基本运行状况。根据产线性能仿真分析结果，如产线瓶颈、设备利用率等，调整产线工艺、优化产线布局，为实体智能产线搭建和优化提供支撑。

  (四)教学过程及评价：促进学生自主学习

  学生在课前完成相关内容学习后，教师提出课程目标，下发实验要求和学习资料，引导学生自主学习实验原理，预习虚拟实验基本操作。课中，教师强调实验目标与技术难点，引导学生设计实验参数，自主学习、思考并调试验证仿真结果，最终提交实验报告。该仿真系统可收集学生对实验系统、设计、学习效果等多方面评价与反馈信息，实现教学资源开放共享和教学评价功能。

  总结

  2025年，虚拟仿真技术在智能产线教学领域展现出强大的应用潜力。通过构建智能产线虚拟仿真系统，明确设计理念、目标与架构，建立完善的实验教学体系并有效实施教学，学生能够沉浸式参与智能产线相关的各项流程，了解智能制造产线整体运行过程，掌握性能分析方法。这不仅有利于实现实验教学资源的数字化管理与整合，还为培养具有前瞻视野、智能制造理念和 “两化融合” 能力的卓越工程师奠定了坚实基础，推动了虚拟仿真技术在教育领域的深度应用与发展。