关于影视软件Maya在物流装备领域中的应用

文｜山西迎才物流设备科技有限公司 郭庆

摘 要：随着工业4.0时代的发展，物流装备领域的技术也在不断地迭代更新，各种新奇复杂庞大的物流方案设计频繁出现，而仅仅依靠二维视图已经很难对这些方案进行详细直观的理解。为便于深入讨论、充分交流、直观了解物流各个环节，山西迎才引入了高级影视三维制作软件Maya。本文介绍了Maya在物流装备领域中的应用，同时介绍了Maya和FlexSim仿真软件的搭配使用。

关键词：动画、仿真、Maya、FlexSim、自动化物流系统

一、引言

近年来，随着物流装备领域的技术不断迭代更新，各种新奇复杂庞大的物流方案设计接踵而来，建设单位对这些方案的吸收、理解，成了方案落地的最大阻碍。

为了解决上面的窘迫局面，本文将对市场中从方案设计到落地实现的整个过程进行重新梳理，结合笔者在物流装备领域使用Maya和FlexSim的经验，尝试给出方案和三维动画结合互补的应用点，希望能够以此解决建设单位和设计单位沟通难的问题，促进物流装备领域的积极发展。

二、物流装备领域的方案设计是骨骼

物流装备领域的方案设计，主要扩展为两方面，一方面是与现有设备进行升级改造的方案设计，另一方面是全新规划，从零开始的方案设计。相对来说，升级改造类的方案设计对技术的要求更高，而且局限性也更大；而全新规划类的设计，对整体的物流流畅性要求更高，更考验设计的合理性和可行性。

图1是一个旧厂改造类项目，因为旧厂现有设备的局限性，只能在特定的空间实现物流智能化，难度系数非常大，建设单位很难理解图纸，故使用Maya进行三维重建，辅助建设单位理解物流方案。

图1：旧厂改造项目

随着物流装备领域的不断发展，其规模也在不断地发生变化，更多的建设单位愿意尝试新的理念，新的智能设备组成的物流方案，从单一的堆垛机出入库到联合穿梭车（RGV）和提升机进行物流传送，从一个立体库到全场物流的智能运转，这是一个从简单到复杂的过程，从半智能到全智能的转换，一个好的物流装备项目，必然会创下一个经典的物流方案设计。

图2为单一立体库和整场物流的对比，这是一个从单一到复杂的转变。

图2：单一立体库和整场物流

物流方案设计是整个项目的骨骼支撑，好的物流方案不仅能使建设单位减少大量的资金投入，更可以让生产效率几何倍数地提升，物流方案设计在物流装备领域中的重要地位，不言而喻。

三、物流方案设计的沟通是脉络

如果说物流装备领域的方案设计是整个项目的骨骼，那么物流方案设计的沟通，则是整个项目的脉络。一个项目能否顺利实施，其最根本的要素，并不是方案设计得多好，而是建设单位和设计单位是否能够顺利地沟通。

沟通，听起来很简单，实际却非常难。因为建设单位不一定懂技术，所以较为专业的二维施工图，对建设单位来说，很可能犹如天书，这就会使双方的沟通存在难以拔除的障碍。简单地说，这个时候，二维视图已经很难起到沟通讲解的作用，而具备三维视图的演示动画，却能够从立体的视角，清晰直观地展现出项目的结构和流程的走向，能够使建设单位快速地了解方案的构思和项目的结构。

图3是CAD图和Maya三维重建的立体图的对比图。复杂难懂的CAD图，如果三维重建成立体图，整个布局将一目了然。

图3：CAD图和三维画面的对比

四、关于solidworks、FlexSim、Maya优缺点说明

三维视图动画的讲解，在前期项目方案沟通中可以起到很重要的作用，那么应该怎么选择和应用这些三维视图软件呢？笔者列举以下常用的软件来进行对比。

1.solidworks三维机械设计软件

solidworks是一款集合了建模和力学模拟仿真的软件，目前被机械类技术人员广泛使用，优点是其强大的机械数字建模能力和优秀的力学计算能力，缺点是不适用于大场景搭建。solidworks主要用于精确的机械建模，不得不说，它专业的模型库对于机械建模十分的便利，但是，它主要是服务于单个或者单组的机械地建模，对于大范围的场景建模，会对电脑形成非常大的负担，而且欠缺动画演示。

图4是solidworks软件的页面，显示视图中是一个立库模型，左侧是它的零部件。

图4：sol idorks软件页面

2.FlexSim仿真软件

FlexSim仿真软件是一款非常专业的智能物流系统软件，不仅可以搭建场景，而且还能模拟数据，并且对比数据，对物流系统进行更优化的处理。它的软件中已经内置了智能物流系统需要用到的大部分模型，使用者只需要修改模型的外观就可以完美地搭建出项目的全貌。不过对于物流动画的模拟讲解，它却无法精准地做到演示说明的作用，尤其是一些细节上的展示比较缺失。

同时，FlexSim仿真软件的学习难度较高，想要掌握FlexSim仿真软件，不仅要了解它每一个模型内置的属性，同时要掌握软件内部的逻辑关系，以及各种节点和上下游属性的代码。不过，如果只是为了获取物流系统的数据和优化信息，这款软件是强烈推荐的。

图5是FlexSim仿真软件的界面，每一条连线都是一个上下游连接关系，右侧是其运行生成的数据。

图5：FlexSim仿真软件操作界面

3.Maya三维动画软件

Maya是一款影视动画软件，它拥有非常真实的动力学模拟系统，还有强大的建模功能和动画制作功能，在动画演示方面最直接有效，唯一遗憾的是，它无法获得物流系统的数据和信息，只能把方案三维重现，在项目前期的方案讲解环节，这是一把利器。如果把maya和FlexSim仿真软件组合使用，就完全可以取长补短，形成一个从前期方案到方案持续优化到最优的完美组合，但缺点是学习成本太大。

图6是Maya的界面，中间是渲染窗口，下部是时间线，左侧是个体模型。

图6：Maya软件操作界面

五、Maya在物流装备领域中的应用

Maya在物流装备领域中，主要以表示物流运输流程和设备结构动态为主，详细可以总结为以下三个方面。

1.物流运输流程

将整个物流方案的输送流程予以展示，以辅助讲解为目的，演示物流输送的过程，配合CAD图，以更直观的方式，帮助建设单位快速理解方案。

图7是最终合成的物流流程展示的截图，用文字加引线的方式展示设备的名称和作用，左下角是所展示动画流程的名称。

图7：运输流程展示

2.设备结构动态

着重展示某个物流设备的机械运动状态，使建设单位能更直观地知道物流设备的工作方式，以及更准确地判断整个物流方案的流程是否合理。

图8是采用Maya制作的一个单独的上排设备动画演示流程截图，左下角的文字是设备正在进行的工序描述。

图8：设备单独展示

3.物流方案的布局

将整个方案，依托设计图纸的布局三维重建，可以更便于建设单位理解和吸收方案，对物流设计方案的全貌会有更直观的认识。

图9是一个整场物流项目的部分截图，因为图纸空间描述比较复杂，所以采用Maya进行三维重建。三维重建后，整个项目布局变得清晰，此时再对比CAD设计图纸，就没那么复杂难懂了。

图9：布局三维重建

六、关于影视三维软件Maya的动画制作流程

1.建模

Maya的建模功能是毋庸置疑的，虽然它不像solidworks具备大量机械建模的预设工具和参数，但是它可以按照图纸一比一地还原机械，并且快速地搭建大范围的场景。

这里提供一个小技巧，在使用Maya搭建物流系统的场景时，可以将CAD图纸作为底图，按照一比一的比例导入，然后按CAD图纸，快速地放置已建好的物流系统中所用到的模型文件。

图10是Maya的建模界面，中间是模型的视图窗口，右侧是建模工具包。

图10：Maya软件建模界面

2.动画

在动画环节，Maya不需要像FlexSim仿真软件那样靠数据去引导动画的形成，不需要系统的逻辑关系，只要求制作者能识别图纸的流程既可。Maya制作的动画流程完全由人为控制，不需要大量数据的计算，能够大量减少电脑的负担。

在Maya中制作物流系统的动画流程，主要以讲解为目的，可以局部细腻地描述机械的动画流程，以便在方案探讨环节可以让建设单位更直观、更方便地了解设计方案。

需要注意的是，除了场景中动态物体在时间线上打帧之外，相机的动画也是必不可少的，我们可以把相机理解成建设单位的眼睛，要以方便建设单位理解的理念去让相机转起来。

图11是Maya的动画界面，中间是它的视图窗口，下面是动画的时间线和选中模型的关键点窗口，右侧是选中模型的属性窗口，左侧是个体模型窗口。

图11：Maya软件动画界面截图

3.渲染

渲染是CG流程中最后一道工序，它主要依靠物理引擎，让现有场景更符合实际的一个阶段。简单地说，渲染前是粗糙的渲染展示，渲染后得到精细的视觉展示。作为高级三维软件，Maya对大场景的渲染速度非常快，且非常真实，尤其是在Maya 2016版本以后，都加入了专业卡降噪的功能，到了2020版本以后，更是加入了软件降噪功能，这大幅度地缩短了Maya得到一张无噪点图的渲染时间。

图12是Maya的渲染界面，浮动窗口就是渲染窗口，浮动窗口的后面从左往右，依次是渲染参数窗口、个体模型窗口、视图窗口、属性窗口。

图12：Maya软件渲染界面截图

4.合成

即进入后期制作范围，主要以补充为主，可以添加文字说明、效果辅助等，方便建设单位快速了解方案。

要在场景中加入跟踪动态设备的文字元素，最好在CG的制作过程中就预留下后期制作时的跟踪点，或者在要加跟踪的模型上预留红蓝色块。

图13是After Effects软件的合成界面，在Maya制作好的动画，会以图片序列的方式导入After Effects软件，最后输出成一个完整的视频。

图13：After Effects软件合成界面

七、Maya与FlexSim的组合使用

1.模型互用

Maya的模型和FlexSim仿真软件的模型和场景可以互用，只要换算单位一样，那么尺寸在互导的情况下就不会发生改变。这样一来，我们在建模上就节省了一半的时间，无需重复建模。

图14是Maya和FlexSim仿真软件的截图，现在两个文件中都显示的是同一个模型，而这个模型在Maya中生成，然后导入Flexsim仿真软件，他们的尺寸完全相同。

图14：Maya和FlexSim软件模型互导界面

2.动画流程及数据的组合

Maya与FlexSim仿真软件的组合使用，其效果绝对是1+1>2的体现，Maya主要是视觉体现，可以快速帮助建设单位理解方案；而FlexSim仿真软件是以数据流告知建设单位设计方案的可行性。两者结合，就相当于有了上面说的骨骼（方案设计）和脉络（沟通桥梁）。

图15是Maya和FlexSim仿真软件结合使用的合成图，右侧是项目运行所产生的数据，左侧上方是FlexSim仿真软件的视图，左侧下方是Maya的渲染图。

图15：视觉和数据图

八、结论

Maya与FlexSim仿真软件的结合使用，能够极大程度地帮助建设单位理解物流设计方案，并且更大程度地促成物流方案成功落地，对整个物流装备领域的发展，能够起到积极的作用。

END