模块化制造是工业4.0时代柔性化制造的关键特征。机器人结构设计的模块化，以及运动控制软件的模块化设计，使得它成为最容易做到生产作业模块化设计。机器人作业仿真建模也是CAM系统的关键组成部分。通过其三维动态环境、流程仿真，很容易帮助企业设计和验证生产流程。流程仿真使工程师能够重复使用、授权并通过与制造主数据完全集成验证制造工艺。此外，通过确定设备的最合适组合，流程仿真提供设计、模拟、优化和像机器人一样的快速、灵活和自动化的操作。
此外，制造商需要最大限度地提高他们的投资回报率。当然，他们系统的规划、设计和实施在实现这些收益的过程中起着至关重要的作用。今天，有无数的机器人厂商可选，但是，如果不能有效地管理，这又将带来更多的麻烦。在工艺设计阶段的机器人作业仿真有重要的意义。在导入机器人等自动化之前，我们可以充分评估作业需求，并为机器人设备选型做出充分的评估，可以缩短设计和调试时间，快速切换。在产品工艺设计时，机器人仿真可以让工艺设计在现有机器人的参数范围内高效生产，这样可以提高产品质量，缩短产品的生产周期，减少布局、工装等的设计缺陷，减少和优化投资，加快产品上市。
机器人作业仿真需要企业具备较好的数据基础，包括工具工装模型化数据，产品数据，工艺数据。机器人的仿真需要与主流的CAD软件（如NX、CATIA、IDEAS）无缝集成。机器人作业仿真可以实现工具工装、机器人和操作者的三维可视化。
机器人作业仿真建模后，与生产线制造仿真一起，在制造单机与生产线之前模拟出实物，缩短生产工期。通过模拟仿真，提前发现联动干涉，进行布局优化、可达性验证。仿真可以发现节拍不足、工艺紊乱等问题，工艺设计人员提前采取优化措施消除这些设计缺陷，避免不必要的返工。实时性高且真实性强，可以产生近似真实的仿真画面，便于各个业务部门的高效沟通。通过机器人的作业仿真建模，企业可以做到：（1）机器人及工具搭配选型。
（2）机器人干涉性、可达性验证。
（3）机器人工艺顺序控制、节拍验证。
（4）工具坐标数据、工艺卡、工具安装图提供。
（5）离线程序、机器人工作视频、节拍分析表提供。
图5-4正是应用仿真技术来做机器人的集成应用。
图5-4 机器人仿真编程
机器人在作业中需要和环境中物料、人和设备，进行友好、高效的协作。这就需要进行集成的仿真，甚至集成式的作业控制。在协同作业中需要多作业的协同和耦合，需要机器人和设备控制系统之间精密协作。在一些定制化的自动化作业单元中，机器人和单元中的数控设备甚至会采用一个控制器来控制。如图5-5中，上下料机器人，管折弯机，和管头加工机，采用的是统一控制。在工业设计阶段，CAM中的仿真建模就是一体化的模型。
图5-5 机器人和数控设备的集成控制
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