1、現(xiàn)代虛擬制造技術(shù)及應(yīng)用前景分析【摘要】市場化、信息化是一個現(xiàn)代企業(yè)開展的必然趨勢，文章結(jié)合虛擬制造等新的制造技術(shù)的開展趨勢，討論了現(xiàn)代制造業(yè)要實(shí)現(xiàn)市場化就必須走信息化道路以及目前存在的困難和解決方案?！娟P(guān)鍵詞】信息化；虛擬制造；虛擬企業(yè)為把我國建成不僅是新的世界制造中心，而且是廣泛應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的制造強(qiáng)國，國家對制造企業(yè)提出了宏偉目的，即要求國內(nèi)骨干企業(yè)盡快著手信息化工作，2022年到2022年大中型企業(yè)要到達(dá)國際先進(jìn)的信息化制造程度。實(shí)際上，信息化不僅是政策的約束，更是市場的驅(qū)使，隨著市場經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程，信息化制造將成為現(xiàn)代制造企業(yè)追求的重要目的之一。一、信息化制造與虛擬技術(shù)什么才是信息化制

2、造？信息化制造是以虛擬制造和大規(guī)模定制消費(fèi)為標(biāo)準(zhǔn)的，只有根本上實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)、消費(fèi)制造和流通以致產(chǎn)品全生命周期的信息化，才算真正完成信息化工作，在此根底上的先進(jìn)制造形式和信息化內(nèi)容才能叫做信息化制造。隨著計(jì)算機(jī)、自動化及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用，信息技術(shù)對制造技術(shù)開展的作用目前已占到第一位。產(chǎn)品制造過程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品本錢的主要因素。信息技術(shù)使現(xiàn)代制造的技術(shù)含量進(jìn)步，使傳統(tǒng)制造技術(shù)發(fā)生質(zhì)的變化。信息技術(shù)也促進(jìn)著設(shè)計(jì)技術(shù)的現(xiàn)代化，加工制造的精細(xì)化、快速化，自動化技術(shù)的柔性化、智能化，整個制造過程的網(wǎng)絡(luò)化、全球化。制造業(yè)要在競爭劇烈的全球市場求得生存與開展，必須可以更好地滿足

3、市場所提出的TQS要求，即要以最短的產(chǎn)品開發(fā)周期(Tie)、最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量Quality、最低廉的制造本錢st和最好的技術(shù)支持與售后效勞Servie來贏得市場與用戶。為了進(jìn)步競爭才能，企業(yè)應(yīng)當(dāng)可以對市場需求的變化做出快速敏捷的反響，并及時地對自身的消費(fèi)做出合理的調(diào)整與重新規(guī)劃。面對不可預(yù)測、持續(xù)開展、快速多變的市場需求，企業(yè)的消費(fèi)活動必須具有高度的柔性。計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速開展為實(shí)現(xiàn)這一目的提供了強(qiáng)有力的支持?；谶@些因素，概念設(shè)計(jì)、并行工程、智能制造、敏捷制造等多種有關(guān)先進(jìn)制造技術(shù)的新思想、新概念相繼誕生。虛擬制造Virtualanufature就是其中之一，它代表了一種全新的

4、制造體系和形式。在虛擬制造中，產(chǎn)品開發(fā)是基于數(shù)字化的虛擬產(chǎn)品開發(fā)VPD方式VirtualPrdutDevelpent，以用戶的需求為第一驅(qū)動，并將用戶需求轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品的各種功能特征。VPD保證了產(chǎn)品開發(fā)的效率和質(zhì)量，進(jìn)步了企業(yè)的快速響應(yīng)和市場開拓才能。虛擬技術(shù)在先進(jìn)制造技術(shù)中的應(yīng)用主要包括虛擬制造和虛擬企業(yè)兩個局部。1虛擬制造(V)是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段實(shí)時地、并行地模擬產(chǎn)品將來制造全過程及其對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，預(yù)測產(chǎn)品性能、產(chǎn)品的可制造性、產(chǎn)品的本錢等，從而更有效地、柔性靈敏地組織消費(fèi)，并使新產(chǎn)品開發(fā)一次獲得成功，目的是盡量降低產(chǎn)品的本錢，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，進(jìn)步產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命，快速有效地響應(yīng)瞬

5、息萬變的市常虛擬制造實(shí)際上是一種計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，以信息技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為支柱，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)或制造系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)之前，就能使人體會到或感覺到將來產(chǎn)品的性能或者制造系統(tǒng)的狀態(tài)，從而可以做出前瞻性的決策與優(yōu)化施行方案。從本質(zhì)上講虛擬制造技術(shù)是對真實(shí)制造過程的動態(tài)模擬、仿真，是在計(jì)算機(jī)上制造數(shù)字化產(chǎn)品，經(jīng)過模擬仿真對產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)、加工及裝配過程到達(dá)優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及工藝過程、優(yōu)化制造環(huán)境配置和消費(fèi)供應(yīng)方案、優(yōu)化制造過程并改良制造系統(tǒng)的目的，用來改善各個層次的決策和控制。虛擬制造從根本上改變了設(shè)計(jì)、試制、修改設(shè)計(jì)、規(guī)模消費(fèi)的傳統(tǒng)制造形式。在產(chǎn)品真正制出之前，在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原

6、型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品進(jìn)展試驗(yàn)，對其性能和可制造性進(jìn)展預(yù)測和評價，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)本錢，進(jìn)步系統(tǒng)快速響應(yīng)市場變化的才能。2虛擬企業(yè)是為了快速響應(yīng)某一市場需求，將產(chǎn)品涉及到的不同企業(yè)臨時組建成為一個沒有圍墻、超越空間約束、靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的合作經(jīng)濟(jì)實(shí)體。虛擬企業(yè)的特點(diǎn)是企業(yè)的功能上不完好、地域上分散和組織構(gòu)造上非永久性，它是實(shí)現(xiàn)敏捷制造的有效手段。由于市場的全球化，企業(yè)必須不斷創(chuàng)新產(chǎn)品及優(yōu)化制造過程，快速響應(yīng)客戶要求，才能獲得競爭上的優(yōu)勢。同時，企業(yè)不可能也不必做每一件事、每一個部件和每一個制造過程，而必須尋找適宜的合作伙伴。其最終目的是利用不同地區(qū)的現(xiàn)有消費(fèi)資

7、源，把它們迅速組合成一種沒有界限的、靠電子手段聯(lián)絡(luò)的經(jīng)營實(shí)體，以便快速推出高質(zhì)量、低本錢的新產(chǎn)品。由于國內(nèi)外市場競爭日益加劇，科學(xué)技術(shù)開展迅速，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快及人們對產(chǎn)品多樣化的需求增加，使得機(jī)械制造業(yè)向多品種小批量消費(fèi)方式開展。因此，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期成為決定制造業(yè)競爭力的首要因素。而虛擬制造技術(shù)被認(rèn)為是加速新產(chǎn)品開發(fā)的有效手段，它能很好地解決制造業(yè)的TQS難題，虛擬制造技術(shù)對制造業(yè)將是一次新的革命，它的廣泛應(yīng)用意義是深遠(yuǎn)的。二、市場化與虛擬制造技術(shù)應(yīng)用制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，它一方面創(chuàng)造價值，消費(fèi)物質(zhì)財(cái)富和新的知識，另一方面為國民經(jīng)濟(jì)各個部門包括國防和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與開展提供先

8、進(jìn)的手段和裝備。在我國的經(jīng)濟(jì)騰飛中，制造業(yè)功不可沒。但是，隨著方案經(jīng)濟(jì)體制向市場經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)變，我國制造企業(yè)的弊端日益顯露出來。我國制造業(yè)目前存在的五大難題：1產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，程度低下，主要機(jī)械產(chǎn)品中到達(dá)當(dāng)代世界先進(jìn)程度的不到10%；2消費(fèi)集中度低，分散、重復(fù)嚴(yán)重，缺乏協(xié)作；3科技根底薄弱，自主研發(fā)創(chuàng)新才能差；4企業(yè)裝備陳舊，消費(fèi)工藝落后，精細(xì)、高效、數(shù)控設(shè)備缺乏10%；5人才培養(yǎng)后繼乏力；加之企業(yè)根底管理薄弱，缺乏現(xiàn)代消費(fèi)管理意識，在市場經(jīng)濟(jì)新形勢下顯得非常被動。虛擬制造在工業(yè)興旺國家，如美國、德國、日本等已得到了不同程度的研究和應(yīng)用。在這一領(lǐng)域，美國處于國際研究的前沿。福特汽車公司和克萊斯勒

9、汽車公司在新型汽車的開發(fā)中已經(jīng)大量應(yīng)用虛擬制造技術(shù)，大大縮短了產(chǎn)品的發(fā)布時間；波音公司設(shè)計(jì)的777型大型客機(jī)是世界上首架以三維無紙化方式設(shè)計(jì)出的飛機(jī)，它的設(shè)計(jì)成功已經(jīng)成為虛擬制造從理論研究轉(zhuǎn)向?qū)嵱没囊粋€里程碑。虛擬制造(V)作為一種哲理、一種制造策略為制造業(yè)的開展指明了方向。它可以全面改良企業(yè)的組織管理工作，進(jìn)步企業(yè)整體運(yùn)作及全面最優(yōu)決策的效能和市場競爭力。施行虛擬制造可以打破傳統(tǒng)的地域、時域的限制，通過Internet實(shí)現(xiàn)資源共享，變分散為集中，可實(shí)現(xiàn)異地設(shè)計(jì)、異地制造，從而使產(chǎn)品開發(fā)能以快速、優(yōu)質(zhì)、低耗響應(yīng)市場變化。通過分析設(shè)計(jì)的可制造性，利用有效的工具和加工方法來支持消費(fèi)，可以大大進(jìn)步

10、產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性。企業(yè)不再需要投入大量的設(shè)備和儀器，從而防止了不必要的設(shè)備閑置，可充分利用其他企業(yè)的先進(jìn)設(shè)備和儀器進(jìn)展消費(fèi)，能很好地解決一些中小企業(yè)資金短缺的難題。但在施行虛擬制造技術(shù)過程中，雖然國家對制造業(yè)非常重視，但由于我國當(dāng)前正處于體制改革過程中，多種機(jī)制并行，在資金使用時較難協(xié)調(diào)，國家也難以投入重金支持虛擬制造技術(shù)研究。應(yīng)用人才短缺，企業(yè)的整體認(rèn)識不統(tǒng)一，就是現(xiàn)有的科研成果都難以推廣應(yīng)用，因此實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化制造任重而道遠(yuǎn)，但這些并不能阻擋它的向前開展。三、施行虛擬制造應(yīng)采取的措施1高度重視和全面規(guī)劃。虛擬制造技術(shù)與其它的先進(jìn)制造技術(shù)是互相關(guān)聯(lián)、彼此穿插的，其涉及面廣、技術(shù)難度大，研究

11、及推廣應(yīng)用需要投入大量人力、物力及資金，政府部門應(yīng)從宏觀上加強(qiáng)對虛擬制造技術(shù)的指導(dǎo)，同時要使虛擬制造技術(shù)與各種先進(jìn)制造技術(shù)互相銜接、協(xié)調(diào)開展。2加強(qiáng)人才培養(yǎng)和培訓(xùn)工作。人是先進(jìn)制造的主體，沒有高素質(zhì)的人的參與，再好的技術(shù)也發(fā)揮不了應(yīng)有的作用。因此，企業(yè)指導(dǎo)應(yīng)有人本思維，采用人機(jī)一體的技術(shù)道路。企業(yè)在培養(yǎng)和引進(jìn)高層次、高質(zhì)量研究型、管理型和開發(fā)應(yīng)用型人才的同時，大力普及AD/A技術(shù)，及時推行精益消費(fèi)、并行工程等思想和技術(shù)，全面進(jìn)步企業(yè)員工的技術(shù)素質(zhì)。企業(yè)與高校應(yīng)探究人才的結(jié)合培養(yǎng)新形式，不斷增強(qiáng)科技創(chuàng)新才能。3加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用。虛擬制造技術(shù)包括軟件技術(shù)和硬件技術(shù)，其中建模技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等是施行虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)。我國科研力量分散，建立分布式網(wǎng)絡(luò)化研究中心，以企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，重點(diǎn)投資與自身開展有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)的研究，進(jìn)展研發(fā)和推廣是一條值得深化探究的道路。4從企業(yè)實(shí)際出發(fā)，分階段施行。企業(yè)要實(shí)現(xiàn)虛擬制造，應(yīng)分階段逐步實(shí)行，要做好全面扎實(shí)的根底工作，應(yīng)加強(qiáng)AD/APP/A/