【導讀】SouthKorea,paradigm.shop[1,2].

　　

【正文】 個發(fā)展過程來定義的，如虛擬樣機和虛擬工廠。包括優(yōu)化設備布局，來生產產品。虛擬樣機研究是利用先進計算機提前對新產品和新機械模擬的一個過程，實際上與物理機械和產品無關。博德納，等集中在與組裝電子零件在印刷電路板上的個人計算機決策問 10 題。虛擬工廠是在現(xiàn)實世界中與現(xiàn)實車間相同的，一個現(xiàn)實的、高度可視化的、三維圖形表示的與生產復雜聯(lián)系的控制系統(tǒng)和現(xiàn)實工廠。虛擬工廠越來越多的走進制造業(yè)工廠作為實際零件的描述。工廠車間的 代表是 VirtualWork 系統(tǒng)。 盡管它的好處和適用性，虛擬制造系統(tǒng)應處理的各種型號的數(shù)量，需要模擬一個車間的設備的行為大量的計算。為了應付這一制造復雜，有必要引進虛擬機系統(tǒng)建模與仿真開放系統(tǒng)架構。在本文中，三種模式，即產品，設備和流程模型將得到解決。特別是對于柔性制造系統(tǒng)的進程模式將強調使用 QUEST/IGRIP以作為執(zhí)行問題探索。開放式系統(tǒng)架構包含有詳細分解職能，明確與其他模塊的接口以及建模和仿真，正式模塊。 2 虛擬制造概念 虛擬制造系統(tǒng)是一種計算機模型，代表了制造系統(tǒng)的準確和整體結構 ，并模擬其物理和邏輯的操作行為， 以及與實際制造系統(tǒng)的相互作用。它的概念是指定為現(xiàn)在或未來的制造系統(tǒng)的所有產品，流程模型，并控制數(shù)據。在數(shù)據和控制信息在實際只能夠使用之前，其校核是在虛擬制造環(huán)境中進行。此外，它的地位和信息從實際系統(tǒng)反饋到虛擬系統(tǒng)。 虛擬環(huán)境將提供虛擬制造可視化技術。虛擬樣機是在虛擬的產品生命周期的重要組成部分，而為迎合虛擬工廠制造產品所需的操作。因此，在虛擬樣機和虛擬工廠將加強虛擬制造能力方面的發(fā)展。 虛擬制造的一大好處是，物理系統(tǒng)組件（如設備和材料）以及概念體系（如生產計劃和設 備附表）可以方便地通過虛擬制造實體的代表，可以模仿他們的創(chuàng)作結構和功能。這些實體可以被添加到或從虛擬實體中刪除，而對其他系統(tǒng)的數(shù)據影響必定很少。 在虛擬工廠的軟件實體有一個真實的系統(tǒng)組成部分的高對應，從而貸款有效性進行旨在幫助在實際系統(tǒng)決策者的虛擬系統(tǒng)進行模擬。 對于虛擬制造，三大范式已經被提出，如設計為中心的虛擬機，生產為中心的虛擬機，和控制為中心的虛擬機。該設計中心為設計人員提供了一個虛擬機環(huán)境中進行產品設計及制造性評價和產品的承受能力。柔性工裝設計中心的結果包括產品模型、成本估計和以上一些 。因此，隨著設計可以找出潛在的問題，其優(yōu)點顯而易見。為了保持與實際機械產品無關的制造能力，柔性制造生產中心提供用于生成工藝計劃和生產計劃的環(huán)境，資源需求規(guī)劃（新購置設備等），并評估這些計劃。這可以提供更準確的成本信息和產品交付時間表。通過提供模擬實際生產的能力，控制中心的虛擬機提供了工程師評估方面的新的或修改產品設計到車間有關的活動環(huán)境。柔性制造控制中心提供優(yōu)化的制造工藝和提高生產系統(tǒng)的信息。 本文的虛擬制造方法是接近控制為中心的虛擬機。圖 1 說明了虛擬柔性制造單元的功能模型的觀點。由于活動的實際執(zhí)行 制造系統(tǒng)描繪了一個真正的工廠模式，它有可能取代真正的工廠。所有的制造過程中的虛擬工廠經營活動，除了虛擬制造的內在因素，如設計、工藝規(guī)劃和調度。虛擬工廠的活動執(zhí)行模擬系統(tǒng)是一個單獨的虛擬機仿真模型。有了這個虛擬工廠，參數(shù)（例如，利用，手術時間等）與經營相關的柔性制造單元就可以進行模擬。而這些結果可以為生產過程的控制和預測潛在的實際生產問題的可能性。 3. 虛擬柔性制造單元的對象建模 面向對象技術可以提供一個虛擬柔性制造單元強大的代表性和分類工具。它也可以提供一個與子模塊的信息共享共用平臺，并提 供更豐富的方式來存儲 /檢 11 索 /修改信息，知識和模型和重復使用他們。在面向對象的方法中，一個模型就是一個抽象的概念，或者是一個對象或過程的代表性。虛擬柔性制造系統(tǒng)需要一個強大的信息基礎設施，包括豐富的產品信息模型、工藝和生產系統(tǒng)。如圖所示，二、三種模式，即產品型號，設備模型，過程模型，用于開發(fā)虛擬柔性制造單元。在制造過程中，一個產品是在所有類型工件中一種類型的代表。它代表了目標產品，其中包括概念形狀信息以及分析模塊的規(guī)范，生產力和實力一個設施模型包含關于一個虛擬機組成的柔性制造單元的信息。利用該模型，可以對創(chuàng)新 的工具和方法進行評價，不必花費成本用于物理樣機和夾具實物。一個流程模型用于代表所有的物理過程和制造過程所必需的代表產品的行為。 產品模型 一個產品模型用它的過程和產品信息來確保產品有足夠的高質量的正確制造。在虛擬柔性制造中，它扮演其他模型的服務器的角色。它還提供一致的和最新的最新的產品生命周期的信息，用戶需求，設計和工藝方案和材料清單。它還提供一致的和最新的產品生命周期，用戶需求，設計信息，工藝方案和材料清單。第一個類的實例提供了一個詳盡的資料，以便在虛擬柔性制造中制造。分樣工藝方案 ， BOM 和 NcCode 上課，聚合到類的一部分。這類工藝計劃和 BOM 信息和操作過程的計劃和材料清單，分別關聯(lián)的數(shù)據。數(shù)控類 NcCode 處理方案，與CAD / CAM 系統(tǒng)進行交互。與設施納入模型，這個開發(fā)數(shù)控程序可以核實，而與任何碰撞工件或夾具刀具干涉檢查。這可避免昂貴的計算機崩潰和減少在初始設備安裝和生產發(fā)射的危險。此外，可提高生產力的方案，避免在機床上證明了非生產性時間，并利用模擬環(huán)境，以培養(yǎng)新機械的操作人員。 實物模型 真正的制造單元可包括數(shù)控機床，機器人，輸送機，和感應器。階級結構所對應的實際制造單元是在圖 3 所示，代表了工廠模式。在 VFMC，工廠的模型特征包括對機器的行為隨著時間的推移，一到模式，可以輕松地配置和重新配置，并隨時間的機器行為的現(xiàn)實和三維動畫結構的詳細陳述。在這個定義的虛擬機模型可以用來準確評估計劃的進程優(yōu)點，并在此基礎上評價，確定合適的工藝條件，改善（甚至優(yōu)化）計劃。虛擬機器人有助于卸載和 /從機的負荷零件組成部分，是用來尋找最佳路徑沒有任何碰撞。隨著虛擬操作，機器人的機械加工和利用時間和費用估計保真度可望 提高。此外，準確的預測模型將已加工的一部分，它不能確定容易產生一些不可靠的物理原型的質量。此信息是非常寶貴的兩個設計師和工藝師。例如機器和工件的物理實體，作為它們的形狀，位置的 3 D模型明確表示，和方向。三維模型，用于計算方便，幾何屬性，檢查空間關系，并顯示計算機圖形。 指定一個有限狀態(tài)設置為每個設備在一個單元格（空閑，忙碌，沒有等），對細胞的控制過程可以建模為一個特定的匹配狀態(tài)改變細胞的活動，以具體行動控制，決策算法的過程中，或腳本。有了這個模型，細胞程序啟動一個任務是 代表圖（工貿署）使用面向對象的方法。工貿署背后的發(fā)展方面，由原始細胞或正在其執(zhí)行的任務組成機器的方法，并采用了多層次的辦法。感官信號表明了機器狀態(tài)的變化是用來觸發(fā)或啟動任務。一個任務可能很簡單，需要一個相對短的時間執(zhí)行，或可能是復雜和漫長。 形式上，一個工作啟動圖（ TID）被定義為 4元組 TID=（噸，鍶，碳，氧）。任務起始圖是由兩個基本部分組成：一組休息狀態(tài) SR和一組任務噸的任務，又 12 分為 3組：細胞結構依賴任務（ Td）的，獨立的單元配置任務（鈦），而且這個周期過境任務（ TT）的。電池配置相關任務是那些 需要一些電池組件之間進行協(xié)調的任務。例如，在 aRobot 加載部分工作負荷：阿米利要求的 aRobot 和阿米利的行動進行協(xié)調。單元配置獨立的任務，只需要一個單元組件來執(zhí)行任務。該任務在機器人移動到移動到：計算機名配置獨立的，因為它是由機器人，若未與其他組件進行交互。測控任務是用于從一個周期到另一個過渡，從而產生由系統(tǒng)自動完成，以生產工作。其余狀態(tài)的簡名，表明細胞成分，必須等待下一個任務。這種狀態(tài)是在任何特定的國家收集其成分瞬間。這些復合狀態(tài)描繪在任務啟動圖由橢圓，如 R11 的 / 3或的 M13 / 4。這些符號的最 后一個數(shù)字表明有多少個別國家必須確定這種復合狀態(tài)。 要完成圖，它是需要明確的狀態(tài)之間的關系和任務。這可以通過指定兩個函數(shù)連接狀態(tài)任務：條件函數(shù) C和輸出功能 O的條件函數(shù)的 C 定義為每個任務鈦，為任務的狀態(tài)集合 C（鈦）。一定條件下可使用的指導功能，除了一組狀態(tài)參數(shù)。作為一個例子， C級（ TT）的使用剩余加工時間（ RPT）使過渡到理想狀態(tài)。輸出功能 216。）定義為每個工作鈦鈦的輸出狀態(tài)設定為過渡。 該行動啟動圖（ OID）是該任務啟動圖（ TID）第二層圖。 TID在同樣的方式來表示模型，該行動啟動圖的 OID 是四 元組的 OID（任務定義） =（任擇議定書，希沃特，碳，氧）。任擇議定書設立的符號定義為一個給定的操作任務所需。行動中，執(zhí)行部分，分為兩組：指導行動 OPG 和無條件的光學讀取頭業(yè)務。甲式的操作是需要一個外部觸發(fā)來啟動它。無條件行動是那些開始對所有必要的狀態(tài)開始自動。 符號希沃特指示訪問狀態(tài)集。這次訪問狀態(tài)，希沃特，表明兩臺機器之間，因此要求它們之間的協(xié)調互動。這個國家的象征有模式馬幣 為機器人為例，國家 RvMnm。小字母 v代表訪問，與位置相關的機器人狀態(tài)，錳代表由機器人擔任一機，米代表訪問的地點之一索 引。在任務完成后，繁忙的狀態(tài)是就業(yè)，并說明操作之間的過渡狀態(tài)或兩個處決沒有互動。他們可以從機器人承認國家的象征， RTN 的。小字母 T 顯示了與轉型相關的機器人狀態(tài)。這些國家是有益的，避免與障礙物碰撞。 C 公司的條件，規(guī)定了國家規(guī)定的必要條件和指導每個操作的 OPI 即 C（ OPI 的）。輸出經營澳，確定了每個操作的 OPI，即澳（ OPI 的）造成的狀態(tài)的集合。 4 虛擬柔性工裝的架構 細胞的運作涉及到的是具有獨立單機他人，和任務，要求兩個或更多的機器合作的任務。一個任務的情況下為兩個或更多的機器，需要協(xié)調的單元控制 器，必須參與，以確保這項任務的正確執(zhí)行。對于涉及一臺機器的任務，一個控制器的主要功能是安排任務的開始，并等待命令完成任務的巢。為了實現(xiàn)這些功能，是作為一個單元控制器既分散控制器分層控制器和混合結構設計，如圖所示，該控制器由三個不同的層次。該調度，分散控制層和虛擬設備層。在圖中，信息和信息傳遞以表示箭頭。調度程序是一個核心組件，它接收從分散控制層中的所有虛擬柔性工裝機器的狀態(tài)，并決定適當?shù)南乱粋€任務。然后，它的下一個任務調度要執(zhí)行的分散控制層。它使用過程的知識基礎細胞含有的例行任務，是從工貿署生成的規(guī)則。分散 控制層組成的虛擬機到物理機，模擬的虛擬驅動程序。他們的主要作用是協(xié)調和執(zhí)行之間的細胞成分合作，以進行調度層所要求的任務。他們提供了一個獨立的接口設備的實際電池組件通過翻譯的一般命令和相應的機器的錯誤信息。相互溝通中的虛擬層驅動程序和傳遞信息。一個虛擬驅動程序發(fā) 13 送命令到相應的物理機，并接收該機器狀態(tài)，通過在虛擬設備層的虛擬設備。 控制器的最底部層的虛擬設備的監(jiān)控，不斷鏡子，在現(xiàn)實的時間組成，對他們所代表的物理機器狀態(tài)。每臺機器的狀態(tài)進行了分析，并通過其虛擬設備的要求報告給相應的虛擬控制器。虛擬設備也可 作為從虛擬控制器命令到物理機管道。 在這項研究中，虛擬制造的概念進行了研究，和三種模式，如產品，設施和過程模型，用于開發(fā)虛擬柔性制造單元。一個產品模型為代表的通用模型的零件，它在制造過程中出現(xiàn)的各種使用。一個設施模型包含關于一個虛擬機組成的柔性制造單元的信息。一個過程模型是用來代表所有的產品都為代表的行為和生產流程所需的物理過程。背后的發(fā)展 VFMC 方法是一種面向對象的范例，提供了強大的代表性和分類工具。對于 IGRIP/QUEST 是用來模擬模型所涉及的所有三維虛擬機執(zhí)行，并模擬在整個 生產活動方面的工廠。仿真的具體行為描述的面向任務的說明（ TID）。此外，還有模擬結果表明，證明了虛擬制造模式的適用性。制造業(yè)的潛力是支持虛擬制造的評估，并提供準確的成本，交貨時間和質量估計是這個領域的主要動機為進一步研究和發(fā)展。 參考文獻 1. 巖田，一明為整合制造資源和活動，志機械工程研究所，先進的信息基礎設施卷虛擬制造系統(tǒng)。 46，第 1 期，頁。 399， 1997。 2. 木村不美人 “在核心的虛擬制造環(huán)境下產品和過程建模 ”機械工程研究所，紀事，卷。 42，第 1 期，頁。 147151， 1993。 3. 博德納，四， 公園， j 的， Reveliotis， ，樓，第一體化結構和效績 ，面向柔性自動化控制美國制造業(yè)，電力系統(tǒng) 1999 年電機及電子學工程師聯(lián)合會 / ASME國際會議高級智能機電一體化， .345250， 1999年。 4. 小野里和磐田山葉，一個由虛擬制造系統(tǒng)開發(fā)和集成產品模型廠模型，機械工程研究所，卷年鑒。 42，第一頁。 475478， 1993。