【文章內(nèi)容簡介】 技術(shù)己經(jīng)在國外有所應(yīng)用，它對制造業(yè)和企業(yè)的發(fā)展都將會產(chǎn)生深遠的影響。 虛擬制造技術(shù)對制造業(yè)的作用 虛擬制造技術(shù)對制造業(yè)的重大作用主要表現(xiàn)為 : (1)虛擬制造作為一種哲理、一種制造策略為制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。 (2)運用軟件對制造系統(tǒng)中的五大要素 (人、組織管理、物流、信息流、能量流 )進行全面仿真，使之達到了前所未有的高度集成化與優(yōu)化，達到“快、好、省”的目的，為先進制造技術(shù)的進一步發(fā)展提供了更廣大的空間，同時也推動了相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步。 (3)可加深人們對生產(chǎn)過程和制造系統(tǒng)的認識與理解，有利于對其進行理論升華，更好的指導(dǎo)實際生產(chǎn)，既對生產(chǎn)過程、制造系統(tǒng)整體進行優(yōu)化配置，推動生產(chǎn)力的發(fā)展。 虛擬制造技術(shù)對企業(yè)的作用 虛擬制造技術(shù)對企業(yè)的作用主要表現(xiàn)為 : (1)通過分析設(shè)計的可制造性，虛擬制造可以提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、減少設(shè)計缺陷、優(yōu)化產(chǎn)品性能 :通過提高工藝規(guī)劃和加工過程的合 理性，以及利用有效的工具和加工方法來支持生產(chǎn)，虛擬制造可以大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和質(zhì)量的穩(wěn)定性。通過在虛擬狀態(tài)下設(shè)計、制造、測試和分析產(chǎn)品，虛擬制造可極大的增強企業(yè)的創(chuàng)新能力。 (2)采用虛擬生產(chǎn)方式，使企業(yè)不再需要投入大量的設(shè)備和儀器，從而避免了不必要的設(shè)備閑置，可充分利用其他企業(yè)的先進設(shè)備和儀器進行生產(chǎn)，能很好的解決一些中小企業(yè)的難題。此外，通過虛擬企業(yè)的概念以及具體的實踐組成的快速響應(yīng)部隊，能在商戰(zhàn)中為企業(yè)把握機遇和帶來優(yōu)勢。 (3)提高企業(yè)自我調(diào)節(jié)、自我完善、自我改造和自我發(fā)展的能力，基于虛擬制造系統(tǒng)實 現(xiàn)多集成，企業(yè)在復(fù)雜多變的競爭環(huán)境下，通過不斷調(diào)整組織結(jié)構(gòu)，優(yōu)化運營過程，合理配置人、財、物資源、革新技術(shù)和提高人員素質(zhì)等，以便為企業(yè)提供系統(tǒng)的方法和途徑，從而提高企業(yè)自我調(diào)節(jié)、自我完善、自我改造和自我發(fā)展的能力。 虛擬制造技術(shù) XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 6 第二章 虛擬制造技術(shù)的研究與應(yīng)用 虛擬制造技術(shù)的研究內(nèi)容 虛擬制造技術(shù)的研究內(nèi)容是極為廣泛的，除了虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及的共同性技 術(shù)外，虛擬制造領(lǐng)域本身的主要研究內(nèi)容有 :虛擬制造的理論體系 。設(shè)計信息和 生產(chǎn)過程的三維可視化 。虛擬環(huán)境下系統(tǒng)全局最優(yōu)決策理論和技術(shù) 。虛擬制造系 統(tǒng)的開放式體系結(jié)構(gòu) 。虛擬產(chǎn)品的裝配仿真 。虛擬環(huán)境中及虛擬制造過程中的人機協(xié)同作業(yè)等。 虛擬制造 技術(shù) 的相關(guān)技術(shù)和支持 虛擬制造系統(tǒng)是各制造功能的虛擬集成，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括 :虛擬環(huán)境下的產(chǎn)品主模型技術(shù) ： 主模型是一個核心，能以此為中心通向設(shè)訓一、制造和生產(chǎn)管理等各個環(huán)節(jié)并為其提供服務(wù)。主模型具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分布式數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，它是一個可視化的數(shù)宇產(chǎn)品模型，具有所代表的對象所具有的各種性能和特征，并能并行地處理設(shè)計分析、加工制造、生產(chǎn)組織與調(diào)度等各種生產(chǎn)環(huán)節(jié)所而臨的諸多問題。 綜合可視化技術(shù) ： 主要包括計算機可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、多媒體技術(shù)和仿真技術(shù) 。 現(xiàn)實制造系統(tǒng)與虛擬制造系統(tǒng)之間的映射，虛擬設(shè)備、虛擬 傳感器、虛擬單元、虛擬生產(chǎn)線、虛擬車間和虛擬工廠的建立，以及各種虛擬設(shè)備的重用性和重組技術(shù)。 虛擬制造系統(tǒng)集成開發(fā)平臺的體系結(jié)構(gòu)、構(gòu)件庫及用戶開發(fā)環(huán)境。 虛擬環(huán)境下分布式并行處理的分布式智能協(xié)同求解模型。 虛擬公司的組織、調(diào)度及控制策略與技術(shù)。 虛擬制造技術(shù)是多學科綜合的系統(tǒng)技術(shù)，需要研究開發(fā)相應(yīng)的硬件集成系統(tǒng)與軟件，就軟件技術(shù)而言，相關(guān)的研究支持如下： 可視化：真實、直觀地再現(xiàn)主觀產(chǎn)品與客觀制造過程。 基本環(huán)境：增強可視化和其它虛擬制造功能的集成系統(tǒng)平臺。 信息描述：表達各種信息，包括數(shù)據(jù)、知識和模型的統(tǒng)一的方法、語義、語法。 中介模型：構(gòu)造、定義、開發(fā)對過程易于中斷介入的模型。 基層集成組織結(jié)構(gòu)：硬件與軟件的基層組織結(jié)構(gòu)。 仿真模型：在訓一算機系統(tǒng)中設(shè)訓一的真實系統(tǒng)模型。 應(yīng)用方法：產(chǎn)品多樣性與過程動態(tài)性的共同特征的抽象提取。 制造特征：各種材料在虛擬制造環(huán)境中的變化過程。 虛擬制造系統(tǒng)評價 :可制造性、工藝性、可靠性、經(jīng)濟性、質(zhì)量、工期等等。 虛擬制造技術(shù) XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 7 虛擬制造 技術(shù) 的研究與應(yīng)用 由于虛擬制造的廣闊前景，美國、歐 洲及日本等國紛紛開始對其進行研究，并在虛擬原型系統(tǒng)開發(fā)、虛擬環(huán)境構(gòu)筑、虛擬裝配等方面取得了一系列的成果 。除了實驗室的研究工作外，虛擬制造在工業(yè)上，尤其是汽車、飛機、軍工等領(lǐng)域也得到有效應(yīng)用并取得明顯收益。 國外的研究與應(yīng)用 美國國家標準及技術(shù)局 NIST 主要研究工程設(shè)計測試床的創(chuàng)建及制造工程工具軟件包，提供了開放式虛擬現(xiàn)實測試床 (OVRT)和國家先進制造測試床 (NAMT)。美國 Michigan大學虛擬現(xiàn)實實驗室主要研究如何從 CAD/CAM數(shù)據(jù)庫中快速構(gòu)筑虛擬原型以及原型的行為功能建模。美國華盛頓大學在 Pro/Engineer等 CAD/CAM系統(tǒng)上開發(fā)了面向設(shè)計和制造的虛擬環(huán)境 VEDAM，建立起包含整個車間機床模型的虛擬環(huán)境。美國波音飛機公司采用虛擬樣機技術(shù)在計算機上建立了波音的最終模型，整機開發(fā)、部件測試、整機裝配等虛擬開發(fā)活動以及在各種條件下的試飛都是在計算機中完成的，開發(fā)周期從過去的 8年縮短到 5年。 英國的 Bath大學用 Svlis建模軟件的虛擬制造系統(tǒng)，為用戶提供具有機床、成套刀具 、機器人等虛擬設(shè)備的 3維虛擬車間環(huán)境。英國 HerriotWatt大學的虛擬制造研究組主要從事與虛擬裝配有關(guān)的一系列研究工作，為各種工業(yè)應(yīng)用提供虛擬現(xiàn)實工具，并提出基于虛擬現(xiàn)實的裝配規(guī)劃系統(tǒng)，并使用浸人式虛擬環(huán)境完成電纜套索的設(shè)計與定位。德國寶馬汽車公司為車門裝配設(shè)計的虛擬裝配系統(tǒng)能識別語音輸入完成相應(yīng)操作，并能對干涉碰撞發(fā)聲報警。 在日本，以大阪大學為中心的研究開發(fā)力量主要進行虛擬制造系統(tǒng)的建模和仿真技術(shù)研究，并開發(fā)出了虛擬工廠的構(gòu)造環(huán)境 VirtualWorks。 國內(nèi)的研究與應(yīng)用 在我國，由 于受三維建模技術(shù)、仿真技術(shù)等因素的約束，對虛擬制造的研究起步較晚，但近幾年發(fā)展迅速，一批科研院校和研究所紛紛加入到虛擬制造的研究隊伍中來。國內(nèi)最早的虛擬制造研究機構(gòu)之一的清華大學 CIMS工程研究中心虛擬制造研究室在綜合目前國內(nèi)外關(guān)于虛擬制造的研究成果的基礎(chǔ)上，提出