虛擬制造技術(shù)

虛擬制造產(chǎn)生背景特征開展運用戰(zhàn)略分類定義總結(jié)關(guān)鍵技術(shù)一虛擬制造技術(shù)產(chǎn)生背景經(jīng)濟的全球化和社會的信息化市場競爭日益猛烈，顧客需求日趨多樣化。為順應(yīng)市場瞬息萬變的要求，多種類小批量的消費成為主導(dǎo)消費方式，并且為了減少本錢和周期，各制造企業(yè)不得不將許多新出現(xiàn)的技術(shù)引入到設(shè)計和制造領(lǐng)域中來，為此產(chǎn)生了許多新的制造技術(shù)和制造系統(tǒng)，如柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)、等。然而，這些系統(tǒng)依然存在著一些問題。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實等先進技術(shù)的出現(xiàn)，虛擬制造技術(shù)應(yīng)運而生，它的誕生是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和消費技術(shù)開展的必然結(jié)果，是各種現(xiàn)代制造技術(shù)與系統(tǒng)開展的必然趨勢．二虛擬制造技術(shù)的定義虛擬制造VirtualManufacturing又叫擬實制造,它利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計算機技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進展全面的仿真,以發(fā)現(xiàn)制造中能夠出現(xiàn)的問題,在產(chǎn)品實踐消費前就采取預(yù)防措施,從而到達產(chǎn)品一次性制呵斥功,來到達降低本錢、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,加強產(chǎn)品競爭力的目的。

虛擬制造不是一成不變的技術(shù)，而是一個不斷吸收各種高新技術(shù)而不斷豐富其內(nèi)涵的動態(tài)技術(shù)系統(tǒng)，它經(jīng)過計算機虛擬環(huán)境和模型來模擬消費各場景和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能及可加工性等各方面能夠存在的問題，從而提高了人們的預(yù)測和決策程度，它為工程師們提供了從產(chǎn)品概念的構(gòu)成、設(shè)計到制造全過程的三維可視及交互的環(huán)境，使得制造技術(shù)走出主要依賴于閱歷的狹小天地，開展到了全方位預(yù)告的新階段。三虛擬制造的特征由于虛擬制造系統(tǒng)根本上不耗費資源和能量,也不消費實踐產(chǎn)品,而是產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)與實現(xiàn)過程在計算機上的本質(zhì)實現(xiàn),與實踐制造相比較,它具有如下主要特征:(1)高度集成：虛擬制造中產(chǎn)品設(shè)計與制造過程依賴的是虛擬的產(chǎn)品數(shù)字化模型,在計算機上即可對虛擬模型進展產(chǎn)品設(shè)計、制造、測試等過程,甚至設(shè)計人員或用戶可“進入〞虛擬的制造環(huán)境檢驗其設(shè)計、加工、裝配和操作,而不依賴于傳統(tǒng)的原型樣機的反復(fù)修正。因此,易于綜合運用系統(tǒng)工程、知識工程、并行工程和人機工程等多學(xué)科先進技術(shù),實現(xiàn)信息集成、知識集成、串并行交錯任務(wù)機制集成和人機集成。(2)矯捷靈敏：開發(fā)的產(chǎn)品(部件)可存放在計算機里,不但大大節(jié)省倉儲費用,更能根據(jù)用戶需求或市場變化快速改型設(shè)計,快速投入批量消費,從而能大幅度緊縮新產(chǎn)品的開發(fā)時間,提高質(zhì)量,降低本錢。(3)分布協(xié)作：可使分布在不同地點、不同部門的不同專業(yè)人員在同一個產(chǎn)品模型上同時任務(wù),相互交流,信息共享,減少大量的文檔生成及其傳送的時間和誤差,從而使產(chǎn)品開發(fā)以快捷、優(yōu)質(zhì)、低耗呼應(yīng)市場變化。四虛擬制造的分類廣義的制造過程不僅包括了產(chǎn)品的設(shè)計加工、裝配,還包含了對企業(yè)消費活動的組織與控制。從這個觀念出發(fā),可以把虛擬制造劃分為三類:以設(shè)計為中心的虛擬制造(DesignCenteredVM)、以消費為中心的虛擬制造(ProductionCenteredVM)和以控制為中心的虛擬制造(ControlCenteredVM)。1以設(shè)計為中心的虛擬制造以設(shè)計為中心的虛擬制造是將制造信息參與到產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計過程中,并在計算機中進展制造,仿真多種制造方案和產(chǎn)生許多軟的模型,為設(shè)計者提供一個設(shè)計產(chǎn)品和評價產(chǎn)品可制造性的環(huán)境。它的主要支持技術(shù)包括特征外型、面向數(shù)學(xué)的模型設(shè)計及加工過程的仿真技術(shù)。主要運用領(lǐng)域包括外型設(shè)計、熱力學(xué)分析、運動學(xué)分析、動力學(xué)分析、容差分析和加工過程仿真2以消費為中心的虛擬制造以消費為中心的虛擬制造是將仿真才干參與到消費過程模型中,其目的是方便和快捷地評價多種加工過程,檢驗新工藝流程的可信度、產(chǎn)品的消費效率、資源的需求情況(包括購置新設(shè)備、咨詢盟友等),從而優(yōu)化制造環(huán)境的配置和消費的供應(yīng)方案。它的主要支持技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實技術(shù)和嵌入式仿真技術(shù),其運用領(lǐng)域包括工廠或產(chǎn)品的物理規(guī)劃及消費方案的編排。3以控制為中心的虛擬制造以控制為中心的虛擬制造是將仿真才干添加到控制模型和實踐的消費過程中,模擬實踐的車間消費,評價車間消費活動,到達優(yōu)化制造過程的目的。它的主要支持技術(shù)有:對離散制造基于仿真的實時動態(tài)調(diào)度;對延續(xù)制造基于仿真的最優(yōu)控制。五VM的關(guān)鍵技術(shù)軟件方面的關(guān)鍵技術(shù)(1)可視化技術(shù).以一種易了解的、有意義的虛擬方式向用戶顯示不同信息.(2)環(huán)境構(gòu)造技術(shù).開發(fā)一種像通用操作系統(tǒng)那樣的環(huán)境,以便于促進可視化和其他VM功能(3)信息描畫技術(shù).采用不同的方法、不同的語義或語法表達不同的信息.(4)集成構(gòu)造技術(shù).定義、開發(fā)和建立位于模型交互根底上的模型.(5)仿真技術(shù).在計算機中,設(shè)計一個實時系統(tǒng)模擬的過程.(6)方法論.找出用于開發(fā)和運用VMS的方法.(7)制造的特征化技術(shù).獲取、丈量和分析影響制造過程中資料去除的變量.(8)VMS的檢驗、測試技術(shù).(9)在VM環(huán)境下的人機、人人等關(guān)于人機工程學(xué)方面的評價和優(yōu)化技術(shù).硬件方面的有關(guān)技術(shù)(1)輸入輸出設(shè)備,如頭盔式立體顯示器(HMD),適用的計算機屏幕、可視化眼鏡,數(shù)據(jù)手套、三維鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)衣、游戲棒等.(2)與輸入輸出有關(guān)的存儲信息設(shè)備.(3)能支持各種設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲和高速運算的計算機系統(tǒng),該系統(tǒng)應(yīng)具有按用戶需求,實時提供高質(zhì)量畫面的才干.(4)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造(星形、總線、環(huán)行網(wǎng)絡(luò))設(shè)備和不同站點的硬件設(shè)備(小型機,UNIXVAX任務(wù)站、微機等)和銜接硬件(光纖、導(dǎo)線等).先進制造技術(shù)開展的總趨勢是向精細化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、綠色化、集成化、全球化的方向開展．先進制造技術(shù)已成為各國經(jīng)濟開展和滿足人民日益增長需求的主要技術(shù)支撐，成為加速高新技術(shù)開展的主要技術(shù)支撐，成為企業(yè)在猛烈的市場競爭中能立于不敗之地并求得迅速開展的關(guān)鍵要素，是制造業(yè)企業(yè)開展的必然需求。從先進制造技術(shù)的開展趨勢看，我國必需求開展虛擬制造技術(shù)。六虛擬制造技術(shù)在我國的開展運用戰(zhàn)略制約我國虛擬制造技術(shù)開展的要素:1企業(yè)科研經(jīng)費緊缺2科研力量分散3人才流失嚴(yán)重虛擬制造技術(shù)在我國的開展戰(zhàn)略：發(fā)揚政府職能組織企業(yè)科研部門協(xié)作組織多學(xué)科、跨地域的科研力量共同攻關(guān)加強對虛擬制造技術(shù)的指點．盡早制定出符合我國國情的開展方案充分利用信息技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，計算機技術(shù)虛擬制造技術(shù)在我國的運用方法：1要建立企業(yè)網(wǎng)和工程數(shù)據(jù)庫．2進展信息集成．推行PDM技術(shù)．特征建模技術(shù)，構(gòu)成CAD．CAPP、CAM的集成系統(tǒng)：3在設(shè)計、工藝、制造部門建立一致的產(chǎn)品模型．4在上述任務(wù)的根底上，對企業(yè)內(nèi)的消費，運營等多方面的活動進展建模、仿真．實現(xiàn)虛擬制造.虛擬制造技術(shù)的運用將加快企業(yè)人才的培育速度。加深了人們對消費過程和制造