虛擬制造技術(shù)北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院宋荊洲sjz2008@Tel:62282543虛擬制造技術(shù)北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1虛擬制造技術(shù)第1章緒論2虛擬制造技術(shù)第1章緒論3虛擬制造技術(shù)第1章緒論4利用液壓動(dòng)力單元增強(qiáng)拖拉機(jī)附件的裝配利用液壓動(dòng)力單元增強(qiáng)拖拉機(jī)附件的裝配5虛擬制造技術(shù)第1章緒論6虛擬制造技術(shù)第1章緒論7虛擬制造技術(shù)第1章緒論8第一章緒論虛擬制造技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)代背景虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造技術(shù)與其它先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用第一章緒論虛擬制造技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)代背景9虛擬制造技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)代背景制造的概念制造技術(shù)的發(fā)展歷程新世紀(jì)制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)虛擬制造技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)代背景制造的概念10制造的概念制造:

是人類所有經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的基石，是人類歷史發(fā)展和文明進(jìn)步的動(dòng)力。狹義：為機(jī)電產(chǎn)品的機(jī)械加工工藝過(guò)程廣義：國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)1990年：制造是涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過(guò)程、質(zhì)量保證、經(jīng)營(yíng)管理、市場(chǎng)銷售和服務(wù)的一系列相關(guān)活動(dòng)和工作的總稱。制造的概念制造:11制造技術(shù)

按照人們所需的目的，運(yùn)用知識(shí)和技能，利用客觀物資工具，將原材料物化為人類所需產(chǎn)品的工程技術(shù)。即：使原材料成為產(chǎn)品而使用的一系列技術(shù)的總稱。制造過(guò)程

產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、維修、報(bào)廢、回收等的全過(guò)程，也稱為產(chǎn)品生命周期。制造業(yè)

將制造資源（物料、能源、設(shè)備、工具、資金、信息、人力等）利用制造技術(shù)，通過(guò)制造過(guò)程，轉(zhuǎn)化為供人們使用或利用的工業(yè)品或生活消費(fèi)品的行業(yè)。制造的概念制造技術(shù)制造的概念12制造系統(tǒng)

制造系統(tǒng)是制造業(yè)的基本組成實(shí)體。結(jié)構(gòu)：是制造過(guò)程所涉及的硬件（物料、設(shè)備、工具、能源等）、軟件（制造理論、工藝、信息等）、人員所組成的具有特定功能的有機(jī)整體。功能：輸入資源（原材料、能源、信息、人力...）通過(guò)制造過(guò)程輸出產(chǎn)品。過(guò)程：制造生產(chǎn)的運(yùn)行過(guò)程，包括市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、制造裝配、檢驗(yàn)出廠、產(chǎn)品銷售、售后服務(wù)、報(bào)廢、回收、再利用等。制造的概念制造的概念13制造業(yè)發(fā)展的歷程用機(jī)器代替手工，從作坊形成工廠19世紀(jì)機(jī)器在英國(guó)誕生，先后傳人法國(guó)、德國(guó)和美國(guó)。從單件生產(chǎn)方式發(fā)展成大量生產(chǎn)方式泰勒：以勞動(dòng)分工和計(jì)件工資制為基礎(chǔ)的科學(xué)管理。福特：零件互換技術(shù)，1913年建立了具有劃時(shí)代意義的汽車裝配生產(chǎn)線。柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造技術(shù)

柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化制造、智能制造系統(tǒng)、敏捷制造……制造業(yè)發(fā)展的歷程用機(jī)器代替手工，從作坊形成工廠14新世紀(jì)制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)制造業(yè)經(jīng)營(yíng)策略的變遷賣方市場(chǎng)->買方市場(chǎng)，產(chǎn)品高要求產(chǎn)品消費(fèi)節(jié)奏明顯加快消費(fèi)個(gè)性化、多樣化，小批量經(jīng)濟(jì)全球化是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)資金、人力等生產(chǎn)要素在全球范圍內(nèi)的流動(dòng)和優(yōu)化配置生產(chǎn)分工的專業(yè)化、國(guó)際化成為主要趨勢(shì)和主要形式如美國(guó)波音747飛機(jī)有450萬(wàn)個(gè)零件，由62個(gè)國(guó)家的2萬(wàn)多家企業(yè)生產(chǎn)；德國(guó)奔馳汽車的海外零件供應(yīng)商有5萬(wàn)多家；IBM的零部件有70%來(lái)自海外全球化趨勢(shì)為制造業(yè)的優(yōu)化配置提出了新的要求新世紀(jì)制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)制造業(yè)經(jīng)營(yíng)策略的變遷15新世紀(jì)制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)

在經(jīng)濟(jì)全球化、貿(mào)易自由化和社會(huì)信息化的新形勢(shì)下，世界市場(chǎng)由過(guò)去傳統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定逐步演變成動(dòng)態(tài)多變的特征，由過(guò)去的局部競(jìng)爭(zhēng)演變成全球范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)；同行業(yè)之間、跨行業(yè)之間的相互滲透、相互競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。制造業(yè)的經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略發(fā)生了很大變化，TQCS成為現(xiàn)代制造企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)需求、提高競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。即以最快的上市速度(T—TimetoMarket)、最好的質(zhì)量(Q—Quality)、最低的成本(C—Cost)、最優(yōu)的服務(wù)(S—Service)來(lái)滿足不同顧客的需求。新世紀(jì)制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)在經(jīng)濟(jì)全球化、貿(mào)易自由化和社16信息科學(xué)推動(dòng)了制造業(yè)的變革利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)制造業(yè)已成為現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必由之路信息技術(shù)也已成為現(xiàn)代制造業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)20世紀(jì)70年代，CAD、CAPP、CAM等；20世紀(jì)80年代初，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS；20世紀(jì)80年代末，并行工程CE;20世紀(jì)90年代，虛擬現(xiàn)實(shí)->虛擬制造,敏捷制造、虛擬企業(yè)信息科學(xué)推動(dòng)了制造業(yè)的變革利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)制造業(yè)已成為現(xiàn)17制造企業(yè)的突破之路黨的“十七大”報(bào)告提出了“大力推進(jìn)信息化與工業(yè)化融合，促進(jìn)工業(yè)由大變強(qiáng)”的發(fā)展戰(zhàn)略，把大力推進(jìn)信息化作為本世紀(jì)前20年經(jīng)濟(jì)建設(shè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。我國(guó)正處在從“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，制造業(yè)企業(yè)如何抓住這一歷史性機(jī)遇，核心之一就在于如何較早具備數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的能力。制造企業(yè)的突破之路黨的“十七大”報(bào)告提出了“大力推進(jìn)信息化與18虛擬制造是溝通信息系統(tǒng)與真實(shí)制造系統(tǒng)的橋梁新的制造概念都強(qiáng)調(diào)充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)的成果；制造系統(tǒng)和信息系統(tǒng)之間的“語(yǔ)義鴻溝”；必須解決如何利用信息工具描述真實(shí)的制造系統(tǒng)、處理真實(shí)的制造活動(dòng)；如何在信息世界里完整地再現(xiàn)真實(shí)的制造系統(tǒng)等；虛擬制造是溝通信息系統(tǒng)與真實(shí)制造系統(tǒng)的橋梁，為溝通信息技術(shù)與真實(shí)制造系統(tǒng)間的“語(yǔ)義鴻溝”提供了有效的工具和環(huán)境；提供有效的制造系統(tǒng)及制造活動(dòng)信息化方法，使制造系統(tǒng)的產(chǎn)品、制造過(guò)程數(shù)字化，以便計(jì)算機(jī)處理。虛擬制造是溝通信息系統(tǒng)與真實(shí)制造系統(tǒng)的橋梁新的制造概念都強(qiáng)調(diào)19例：波音777的設(shè)計(jì)和制造是20世紀(jì)90年代制造業(yè)的標(biāo)志性進(jìn)展開(kāi)發(fā)了“先進(jìn)計(jì)算機(jī)圖形交互應(yīng)用系統(tǒng)”全數(shù)字化定義——無(wú)紙生產(chǎn)；數(shù)字化預(yù)裝配——無(wú)金屬樣機(jī)的生產(chǎn)(虛擬)廣域網(wǎng)上的異地設(shè)計(jì)、異地制造；基于ＳＴＥＰ的數(shù)據(jù)交換；設(shè)計(jì)制造周期大大縮短：波音757,767——9-10年波音7７7縮短到4.5年，并獲得巨大的獨(dú)占性利潤(rùn)，每架波音777要價(jià)1.4億美元。例：波音777的設(shè)計(jì)和制造是20世紀(jì)90年代制造業(yè)的標(biāo)志性進(jìn)20虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造的定義

虛擬制造是實(shí)際制造過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)建模與仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)及可視化技術(shù)，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下群組協(xié)同工作，模擬產(chǎn)品的整個(gè)制造過(guò)程，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、生產(chǎn)調(diào)度與管理、銷售及售后服務(wù)等做出綜合評(píng)價(jià)，以增強(qiáng)制造過(guò)程各個(gè)層次或環(huán)節(jié)的正確決策與控制能力。虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造的定義21所謂數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造，是指利用計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程的技術(shù)，即在網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)輔助下通過(guò)產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，全面模擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、裝配、制造等全過(guò)程。虛擬制造與數(shù)字化制造概念的區(qū)別所謂數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造，是指利用計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)22虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造技術(shù)的定義是一門(mén)以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、制造系統(tǒng)與加工過(guò)程建模、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、分布式計(jì)算、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等為理論基礎(chǔ)，研究如何在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，利用制造系統(tǒng)各層次及各環(huán)節(jié)的數(shù)字模型，完成制造系統(tǒng)整個(gè)過(guò)程仿真的技術(shù)。虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造技術(shù)的定義23虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造系統(tǒng)的定義

是一個(gè)在虛擬制造技術(shù)的指導(dǎo)下，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中建立起來(lái)的，具有集成、開(kāi)放、分布、并行、人機(jī)交互等特點(diǎn)的，能夠從產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程的高度來(lái)分析和解決制造系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)問(wèn)題的軟硬件系統(tǒng)。虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造系統(tǒng)的定義24虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵特點(diǎn)：虛擬性、集成性、分布性、依賴性優(yōu)勢(shì)：縮短產(chǎn)品研制周期降低產(chǎn)品研制成本提供了一個(gè)先進(jìn)的制造系統(tǒng)仿真平臺(tái)虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵特點(diǎn)：25虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造與實(shí)際制造的關(guān)系

虛擬制造是實(shí)際制造在計(jì)算機(jī)上的映射；虛擬制造系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)實(shí)際制造系統(tǒng)進(jìn)行抽象、分析、綜合得到實(shí)際生成的全部數(shù)字化模型。虛擬制造的最終目標(biāo)是指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。虛擬制造是實(shí)際制造的抽象，實(shí)際制造是虛擬制造的實(shí)例。虛擬制造過(guò)程研究決不能代替真實(shí)制造過(guò)程的試驗(yàn)研究。虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造與實(shí)際制造的關(guān)系26虛擬制造和建模與仿真虛擬制造依靠建模與仿真技術(shù)模擬制造、生產(chǎn)和裝配過(guò)程，使設(shè)計(jì)者可以在計(jì)算機(jī)中“制造”產(chǎn)品。建模與仿真是虛擬制造的基礎(chǔ)。虛擬制造是建模與仿真的應(yīng)用，但是它擴(kuò)展了傳統(tǒng)的建模與仿真技術(shù)。虛擬制造環(huán)境下的仿真是先進(jìn)的全方位仿真，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)界面，將虛擬產(chǎn)品及其制造、消費(fèi)過(guò)程呈現(xiàn)于人的感官，在人的主觀上產(chǎn)生產(chǎn)品的存在感。人可以沉浸在計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維仿真環(huán)境中，感覺(jué)到一切都是“真實(shí)”存在的。虛擬制造和建模與仿真虛擬制造依靠建模與仿真技術(shù)模擬制造、生產(chǎn)27虛擬制造技術(shù)與其它先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)敏捷制造并行工程精益制造綠色制造虛擬制造技術(shù)與其它先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)28虛擬制造與CIMS計(jì)算機(jī)集成制造CIM：以信息集成為核心CIMS是CIM的具體實(shí)現(xiàn)，通過(guò)物理的邏輯的聯(lián)系將企業(yè)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)連接在一起，實(shí)現(xiàn)信息共享CIMS為虛擬制造系統(tǒng)的信息集成提供有效手段和方法虛擬制造系統(tǒng)可為CIMS的實(shí)現(xiàn)提供完備的仿真，為提高CIMS的運(yùn)行效率、消除設(shè)計(jì)缺陷提供技術(shù)支持。虛擬制造與CIMS計(jì)算機(jī)集成制造CIM：以信息集成為核心29虛擬制造與并行工程并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程的系統(tǒng)方法。在一開(kāi)始就考慮到產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到消亡的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求。通過(guò)提高各環(huán)節(jié)之間的并行和協(xié)同程度，來(lái)避免傳統(tǒng)方式下各環(huán)節(jié)嚴(yán)格串行所經(jīng)常發(fā)生的大修大改和重新設(shè)計(jì)。并行工程是虛擬制造的實(shí)施目的；虛擬制造為并行工程的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的技術(shù)手段。虛擬制造使設(shè)計(jì)和制造的并行成為可能。虛擬制造與并行工程并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)30虛擬制造與精益生產(chǎn)精益生產(chǎn)要求簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程，減少信息量，消除過(guò)分臃腫的生產(chǎn)組織，使產(chǎn)品及其生產(chǎn)過(guò)程盡可能地簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化。這樣做的結(jié)果對(duì)虛擬制造的建模仿真是十分有利的，即現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程越簡(jiǎn)化則虛擬制造實(shí)現(xiàn)起來(lái)就越容易。虛擬制造與精益生產(chǎn)精益生產(chǎn)要求簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程，減少信息量，消除31虛擬制造與綠色制造綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式。綠色制造的提出是人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)境保護(hù)的必然選擇，發(fā)展不能以環(huán)境污染為代價(jià)，國(guó)際制造業(yè)的實(shí)踐表明，通過(guò)改進(jìn)整個(gè)制造工藝來(lái)減少?gòu)U棄物，要比處理工廠已經(jīng)排放的廢棄物大大節(jié)省開(kāi)支。因此，當(dāng)虛擬制造技術(shù)發(fā)展到一定階段時(shí)，必定要集成綠色制造并為綠色制造提供技術(shù)支持。虛擬制造與綠色制造綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的32虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用33虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用34虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用35虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用36虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用汽車設(shè)計(jì)福特汽車虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用汽車設(shè)計(jì)福特汽車37德國(guó)Frauhofer研究所虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用機(jī)床的機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串行，特別是控制軟件的開(kāi)發(fā)和初期測(cè)試都要基于真實(shí)機(jī)床。裝備復(fù)雜程度增加，意外概率越高，成本爆長(zhǎng)在計(jì)算機(jī)上真實(shí)再現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)和工藝，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)早期，用虛擬模型可以測(cè)試初期設(shè)計(jì)概念、校驗(yàn)零部件尺寸、發(fā)現(xiàn)潛在的錯(cuò)誤以測(cè)試一臺(tái)重型機(jī)床為例，將真實(shí)的機(jī)床功能控制系統(tǒng)與虛擬機(jī)械模型相結(jié)合，機(jī)床開(kāi)發(fā)便可實(shí)現(xiàn)并行化操作，功能模塊的再優(yōu)化可貫穿整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程德國(guó)Frauhofer研究所虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用機(jī)床的機(jī)械設(shè)計(jì)38虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用39虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用40虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用DenebRobotics公司QUEST\IGRIP設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)—生產(chǎn)線設(shè)計(jì)虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用DenebRobotics公司QUEST41虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用其他應(yīng)用：航空、航天等方面的應(yīng)用。如哈勃望遠(yuǎn)鏡的虛擬維修訓(xùn)練虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用其他應(yīng)用：航空、航天等方面的應(yīng)用。42參考教材1.張樹(shù)生,楊茂奎,朱名銓.虛擬制造技術(shù)，2006.2，第一版，西北工業(yè)大學(xué)出版社，2.蘇春.數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造.2009.12，第二版，機(jī)械工業(yè)出版社，參考教材1.張樹(shù)生,楊茂奎,朱名銓.虛擬制造技術(shù)，200643謝謝！謝謝！44虛擬制造技術(shù)北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院宋荊洲sjz2008@Tel:62282543虛擬制造技術(shù)北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院45虛擬制造技術(shù)第1章緒論46虛擬制造技術(shù)第1章緒論47虛擬制造技術(shù)第1章緒論48利用液壓動(dòng)力單元增強(qiáng)拖拉機(jī)附件的裝配利用液壓動(dòng)力單元增強(qiáng)拖拉機(jī)附件的裝配49虛擬制造技術(shù)第1章緒論50虛擬制造技術(shù)第1章緒論51虛擬制造技術(shù)第1章緒論52第一章緒論虛擬制造技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)代背景虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造技術(shù)與其它先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用第一章緒論虛擬制造技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)代背景53虛擬制造技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)代背景制造的概念制造技術(shù)的發(fā)展歷程新世紀(jì)制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)虛擬制造技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)代背景制造的概念54制造的概念制造:

是人類所有經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的基石，是人類歷史發(fā)展和文明進(jìn)步的動(dòng)力。狹義：為機(jī)電產(chǎn)品的機(jī)械加工工藝過(guò)程廣義：國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)1990年：制造是涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過(guò)程、質(zhì)量保證、經(jīng)營(yíng)管理、市場(chǎng)銷售和服務(wù)的一系列相關(guān)活動(dòng)和工作的總稱。制造的概念制造:55制造技術(shù)

按照人們所需的目的，運(yùn)用知識(shí)和技能，利用客觀物資工具，將原材料物化為人類所需產(chǎn)品的工程技術(shù)。即：使原材料成為產(chǎn)品而使用的一系列技術(shù)的總稱。制造過(guò)程

產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、維修、報(bào)廢、回收等的全過(guò)程，也稱為產(chǎn)品生命周期。制造業(yè)

將制造資源（物料、能源、設(shè)備、工具、資金、信息、人力等）利用制造技術(shù)，通過(guò)制造過(guò)程，轉(zhuǎn)化為供人們使用或利用的工業(yè)品或生活消費(fèi)品的行業(yè)。制造的概念制造技術(shù)制造的概念56制造系統(tǒng)

制造系統(tǒng)是制造業(yè)的基本組成實(shí)體。結(jié)構(gòu)：是制造過(guò)程所涉及的硬件（物料、設(shè)備、工具、能源等）、軟件（制造理論、工藝、信息等）、人員所組成的具有特定功能的有機(jī)整體。功能：輸入資源（原材料、能源、信息、人力...）通過(guò)制造過(guò)程輸出產(chǎn)品。過(guò)程：制造生產(chǎn)的運(yùn)行過(guò)程，包括市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、制造裝配、檢驗(yàn)出廠、產(chǎn)品銷售、售后服務(wù)、報(bào)廢、回收、再利用等。制造的概念制造的概念57制造業(yè)發(fā)展的歷程用機(jī)器代替手工，從作坊形成工廠19世紀(jì)機(jī)器在英國(guó)誕生，先后傳人法國(guó)、德國(guó)和美國(guó)。從單件生產(chǎn)方式發(fā)展成大量生產(chǎn)方式泰勒：以勞動(dòng)分工和計(jì)件工資制為基礎(chǔ)的科學(xué)管理。福特：零件互換技術(shù)，1913年建立了具有劃時(shí)代意義的汽車裝配生產(chǎn)線。柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造技術(shù)

柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化制造、智能制造系統(tǒng)、敏捷制造……制造業(yè)發(fā)展的歷程用機(jī)器代替手工，從作坊形成工廠58新世紀(jì)制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)制造業(yè)經(jīng)營(yíng)策略的變遷賣方市場(chǎng)->買方市場(chǎng)，產(chǎn)品高要求產(chǎn)品消費(fèi)節(jié)奏明顯加快消費(fèi)個(gè)性化、多樣化，小批量經(jīng)濟(jì)全球化是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)資金、人力等生產(chǎn)要素在全球范圍內(nèi)的流動(dòng)和優(yōu)化配置生產(chǎn)分工的專業(yè)化、國(guó)際化成為主要趨勢(shì)和主要形式如美國(guó)波音747飛機(jī)有450萬(wàn)個(gè)零件，由62個(gè)國(guó)家的2萬(wàn)多家企業(yè)生產(chǎn)；德國(guó)奔馳汽車的海外零件供應(yīng)商有5萬(wàn)多家；IBM的零部件有70%來(lái)自海外全球化趨勢(shì)為制造業(yè)的優(yōu)化配置提出了新的要求新世紀(jì)制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)制造業(yè)經(jīng)營(yíng)策略的變遷59新世紀(jì)制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)

在經(jīng)濟(jì)全球化、貿(mào)易自由化和社會(huì)信息化的新形勢(shì)下，世界市場(chǎng)由過(guò)去傳統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定逐步演變成動(dòng)態(tài)多變的特征，由過(guò)去的局部競(jìng)爭(zhēng)演變成全球范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)；同行業(yè)之間、跨行業(yè)之間的相互滲透、相互競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。制造業(yè)的經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略發(fā)生了很大變化，TQCS成為現(xiàn)代制造企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)需求、提高競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。即以最快的上市速度(T—TimetoMarket)、最好的質(zhì)量(Q—Quality)、最低的成本(C—Cost)、最優(yōu)的服務(wù)(S—Service)來(lái)滿足不同顧客的需求。新世紀(jì)制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)在經(jīng)濟(jì)全球化、貿(mào)易自由化和社60信息科學(xué)推動(dòng)了制造業(yè)的變革利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)制造業(yè)已成為現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必由之路信息技術(shù)也已成為現(xiàn)代制造業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)20世紀(jì)70年代，CAD、CAPP、CAM等；20世紀(jì)80年代初，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS；20世紀(jì)80年代末，并行工程CE;20世紀(jì)90年代，虛擬現(xiàn)實(shí)->虛擬制造,敏捷制造、虛擬企業(yè)信息科學(xué)推動(dòng)了制造業(yè)的變革利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)制造業(yè)已成為現(xiàn)61制造企業(yè)的突破之路黨的“十七大”報(bào)告提出了“大力推進(jìn)信息化與工業(yè)化融合，促進(jìn)工業(yè)由大變強(qiáng)”的發(fā)展戰(zhàn)略，把大力推進(jìn)信息化作為本世紀(jì)前20年經(jīng)濟(jì)建設(shè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。我國(guó)正處在從“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，制造業(yè)企業(yè)如何抓住這一歷史性機(jī)遇，核心之一就在于如何較早具備數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的能力。制造企業(yè)的突破之路黨的“十七大”報(bào)告提出了“大力推進(jìn)信息化與62虛擬制造是溝通信息系統(tǒng)與真實(shí)制造系統(tǒng)的橋梁新的制造概念都強(qiáng)調(diào)充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)的成果；制造系統(tǒng)和信息系統(tǒng)之間的“語(yǔ)義鴻溝”；必須解決如何利用信息工具描述真實(shí)的制造系統(tǒng)、處理真實(shí)的制造活動(dòng)；如何在信息世界里完整地再現(xiàn)真實(shí)的制造系統(tǒng)等；虛擬制造是溝通信息系統(tǒng)與真實(shí)制造系統(tǒng)的橋梁，為溝通信息技術(shù)與真實(shí)制造系統(tǒng)間的“語(yǔ)義鴻溝”提供了有效的工具和環(huán)境；提供有效的制造系統(tǒng)及制造活動(dòng)信息化方法，使制造系統(tǒng)的產(chǎn)品、制造過(guò)程數(shù)字化，以便計(jì)算機(jī)處理。虛擬制造是溝通信息系統(tǒng)與真實(shí)制造系統(tǒng)的橋梁新的制造概念都強(qiáng)調(diào)63例：波音777的設(shè)計(jì)和制造是20世紀(jì)90年代制造業(yè)的標(biāo)志性進(jìn)展開(kāi)發(fā)了“先進(jìn)計(jì)算機(jī)圖形交互應(yīng)用系統(tǒng)”全數(shù)字化定義——無(wú)紙生產(chǎn)；數(shù)字化預(yù)裝配——無(wú)金屬樣機(jī)的生產(chǎn)(虛擬)廣域網(wǎng)上的異地設(shè)計(jì)、異地制造；基于ＳＴＥＰ的數(shù)據(jù)交換；設(shè)計(jì)制造周期大大縮短：波音757,767——9-10年波音7７7縮短到4.5年，并獲得巨大的獨(dú)占性利潤(rùn)，每架波音777要價(jià)1.4億美元。例：波音777的設(shè)計(jì)和制造是20世紀(jì)90年代制造業(yè)的標(biāo)志性進(jìn)64虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造的定義

虛擬制造是實(shí)際制造過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)建模與仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)及可視化技術(shù)，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下群組協(xié)同工作，模擬產(chǎn)品的整個(gè)制造過(guò)程，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、生產(chǎn)調(diào)度與管理、銷售及售后服務(wù)等做出綜合評(píng)價(jià)，以增強(qiáng)制造過(guò)程各個(gè)層次或環(huán)節(jié)的正確決策與控制能力。虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造的定義65所謂數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造，是指利用計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程的技術(shù)，即在網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)輔助下通過(guò)產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，全面模擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、裝配、制造等全過(guò)程。虛擬制造與數(shù)字化制造概念的區(qū)別所謂數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造，是指利用計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)66虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造技術(shù)的定義是一門(mén)以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、制造系統(tǒng)與加工過(guò)程建模、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、分布式計(jì)算、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等為理論基礎(chǔ)，研究如何在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，利用制造系統(tǒng)各層次及各環(huán)節(jié)的數(shù)字模型，完成制造系統(tǒng)整個(gè)過(guò)程仿真的技術(shù)。虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造技術(shù)的定義67虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造系統(tǒng)的定義

是一個(gè)在虛擬制造技術(shù)的指導(dǎo)下，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中建立起來(lái)的，具有集成、開(kāi)放、分布、并行、人機(jī)交互等特點(diǎn)的，能夠從產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程的高度來(lái)分析和解決制造系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)問(wèn)題的軟硬件系統(tǒng)。虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造系統(tǒng)的定義68虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵特點(diǎn)：虛擬性、集成性、分布性、依賴性優(yōu)勢(shì)：縮短產(chǎn)品研制周期降低產(chǎn)品研制成本提供了一個(gè)先進(jìn)的制造系統(tǒng)仿真平臺(tái)虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵特點(diǎn)：69虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造與實(shí)際制造的關(guān)系

虛擬制造是實(shí)際制造在計(jì)算機(jī)上的映射；虛擬制造系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)實(shí)際制造系統(tǒng)進(jìn)行抽象、分析、綜合得到實(shí)際生成的全部數(shù)字化模型。虛擬制造的最終目標(biāo)是指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。虛擬制造是實(shí)際制造的抽象，實(shí)際制造是虛擬制造的實(shí)例。虛擬制造過(guò)程研究決不能代替真實(shí)制造過(guò)程的試驗(yàn)研究。虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造與實(shí)際制造的關(guān)系70虛擬制造和建模與仿真虛擬制造依靠建模與仿真技術(shù)模擬制造、生產(chǎn)和裝配過(guò)程，使設(shè)計(jì)者可以在計(jì)算機(jī)中“制造”產(chǎn)品。建模與仿真是虛擬制造的基礎(chǔ)。虛擬制造是建模與仿真的應(yīng)用，但是它擴(kuò)展了傳統(tǒng)的建模與仿真技術(shù)。虛擬制造環(huán)境下的仿真是先進(jìn)的全方位仿真，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)界面，將虛擬產(chǎn)品及其制造、消費(fèi)過(guò)程呈現(xiàn)于人的感官，在人的主觀上產(chǎn)生產(chǎn)品的存在感。人可以沉浸在計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維仿真環(huán)境中，感覺(jué)到一切都是“真實(shí)”存在的。虛擬制造和建模與仿真虛擬制造依靠建模與仿真技術(shù)模擬制造、生產(chǎn)71虛擬制造技術(shù)與其它先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)敏捷制造并行工程精益制造綠色制造虛擬制造技術(shù)與其它先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)72虛擬制造與CIMS計(jì)算機(jī)集成制造CIM：以信息集成為核心CIMS是CIM的具體實(shí)現(xiàn)，通過(guò)物理的邏輯的聯(lián)系將企業(yè)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)連接在一起，實(shí)現(xiàn)信息共享CIMS為虛擬制造系統(tǒng)的信息集成提供有效手段和方法虛擬制造系統(tǒng)可為CIMS的實(shí)現(xiàn)提供完備的仿真，為提高CIMS的運(yùn)行效率、消除設(shè)計(jì)缺陷提供技術(shù)支持。虛擬制造與CIMS計(jì)算機(jī)集成制造CIM：以信息集成為核心73虛擬制造與并行工程并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程的系統(tǒng)方法。在一開(kāi)始就考慮到產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到消亡的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求。通過(guò)提高各環(huán)節(jié)之間的并行和協(xié)同程度，來(lái)避免傳統(tǒng)方式下各環(huán)節(jié)嚴(yán)格串行所經(jīng)常發(fā)生的大修大改和重新設(shè)計(jì)。并行工程是虛擬制造的實(shí)施目的；虛擬制造為并行工程的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的技術(shù)手段。虛擬制造使設(shè)計(jì)和制造的并行成為可能。虛擬制造與并行工程并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)74