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【正文】 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(shè)備布局，來生產(chǎn)產(chǎn)品。虛擬樣機研究是利用先進計算機提前對新產(chǎn)品和新機械模擬的一個過程，實際上與物理機械和產(chǎn)品無關(guān)。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(chǎn)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(yīng)處理的各種型號的數(shù)量，需要模擬一個車間的設(shè)備的行為大量的計算。為了應(yīng)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(gòu)。在本文中，三種模式，即產(chǎn)品，設(shè)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(diào)使用 QUEST/IGRIP以作為執(zhí)行問題探索。開放式系統(tǒng)架構(gòu)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(jié)構(gòu) ，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(chǎn)品，流程模型，并控制數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)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(shù)。虛擬樣機是在虛擬的產(chǎn)品生命周期的重要組成部分，而為迎合虛擬工廠制造產(chǎn)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(shè)備和材料）以及概念體系（如生產(chǎn)計劃和設(shè) 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(jié)構(gòu)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(jù)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(yīng)，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(jīng)被提出，如設(shè)計為中心的虛擬機，生產(chǎn)為中心的虛擬機，和控制為中心的虛擬機。該設(shè)計中心為設(shè)計人員提供了一個虛擬機環(huán)境中進行產(chǎn)品設(shè)計及制造性評價和產(chǎn)品的承受能力。柔性工裝設(shè)計中心的結(jié)果包括產(chǎn)品模型、成本估計和以上一些 。因此，隨著設(shè)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(chǎn)品無關(guān)的制造能力，柔性制造生產(chǎn)中心提供用于生成工藝計劃和生產(chǎn)計劃的環(huán)境，資源需求規(guī)劃（新購置設(shè)備等），并評估這些計劃。這可以提供更準確的成本信息和產(chǎn)品交付時間表。通過提供模擬實際生產(chǎn)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(chǎn)品設(shè)計到車間有關(guān)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(chǎn)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(jīng)營活動，除了虛擬制造的內(nèi)在因素，如設(shè)計、工藝規(guī)劃和調(diào)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(shù)時間等）與經(jīng)營相關(guān)的柔性制造單元就可以進行模擬。而這些結(jié)果可以為生產(chǎn)過程的控制和預測潛在的實際生產(chǎn)問題的可能性。 3. 虛擬柔性制造單元的對象建模 面向?qū)ο蠹夹g(shù)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?qū)ο蟮姆椒ㄖ?，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(chǔ)設(shè)施，包括豐富的產(chǎn)品信息模型、工藝和生產(chǎn)系統(tǒng)。如圖所示，二、三種模式，即產(chǎn)品型號，設(shè)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(chǎn)品是在所有類型工件中一種類型的代表。它代表了目標產(chǎn)品，其中包括概念形狀信息以及分析模塊的規(guī)范，生產(chǎn)力和實力一個設(shè)施模型包含關(guān)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(chǎn)品的行為。 產(chǎn)品模型 一個產(chǎn)品模型用它的過程和產(chǎn)品信息來確保產(chǎn)品有足夠的高質(zhì)量的正確制造。在虛擬柔性制造中，它扮演其他模型的服務(wù)器的角色。它還提供一致的和最新的最新的產(chǎn)品生命周期的信息，用戶需求，設(shè)計和工藝方案和材料清單。它還提供一致的和最新的產(chǎn)品生命周期，用戶需求，設(shè)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(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。數(shù)控類 NcCode 處理方案，與CAD / CAM 系統(tǒng)進行交互。與設(shè)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(shè)備安裝和生產(chǎn)發(fā)射的危險。此外，可提高生產(chǎn)力的方案，避免在機床上證明了非生產(chǎn)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(yīng)器。階級結(jié)構(gòu)所對應(yīng)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(jié)構(gòu)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(chǔ)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?jīng)]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(chǎn)生一些不可靠的物理原型的質(zhì)量。此信息是非常寶貴的兩個設(shè)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(guān)系，并顯示計算機圖形。 指定一個有限狀態(tài)設(shè)置為每個設(shè)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(wù)是 代表圖（工貿(mào)署）使用面向?qū)ο蟮姆椒?。工貿(mào)署背后的發(fā)展方面，由原始細胞或正在其執(zhí)行的任務(wù)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(wù)。一個任務(wù)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(wù)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(wù)噸的任務(wù)，又 12 分為 3組：細胞結(jié)構(gòu)依賴任務(wù)（ Td）的，獨立的單元配置任務(wù)（鈦），而且這個周期過境任務(wù)（ TT）的。電池配置相關(guān)任務(wù)是那些 需要一些電池組件之間進行協(xié)調(diào)的任務(wù)。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(diào)。單元配置獨立的任務(wù)，只需要一個單元組件來執(zhí)行任務(wù)。該任務(wù)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(wù)是用于從一個周期到另一個過渡，從而產(chǎn)生由系統(tǒng)自動完成，以生產(chǎn)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(wù)。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(wù)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(guān)系和任務(wù)。這可以通過指定兩個函數(shù)連接狀態(tài)任務(wù)：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(wù)鈦，為任務(wù)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(shè)定為過渡。 該行動啟動圖（ OID）是該任務(wù)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(wù)定義） =（任擇議定書，希沃特，碳，氧）。任擇議定書設(shè)立的符號定義為一個給定的操作任務(wù)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(wù)。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(diào)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(guān)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(wù)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(zhuǎn)型相關(guān)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(jīng)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(gòu) 細胞的運作涉及到的是具有獨立單機他人，和任務(wù)，要求兩個或更多的機器合作的任務(wù)。一個任務(wù)的情況下為兩個或更多的機器，需要協(xié)調(diào)的單元控制 器，必須參與，以確保這項任務(wù)的正確執(zhí)行。對于涉及一臺機器的任務(wù)，一個控制器的主要功能是安排任務(wù)的開始，并等待命令完成任務(wù)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(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖所示，該控制器由三個不同的層次。該調(diào)度，分散控制層和虛擬設(shè)備層。在圖中，信息和信息傳遞以表示箭頭。調(diào)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(wù)。然后，它的下一個任務(wù)調(diào)度要執(zhí)行的分散控制層。它使用過程的知識基礎(chǔ)細胞含有的例行任務(wù)，是從工貿(mào)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(qū)動程序。他們的主要作用是協(xié)調(diào)和執(zhí)行之間的細胞成分合作，以進行調(diào)度層所要求的任務(wù)。他們提供了一個獨立的接口設(shè)備的實際電池組件通過翻譯的一般命令和相應(yīng)的機器的錯誤信息。相互溝通中的虛擬層驅(qū)動程序和傳遞信息。一個虛擬驅(qū)動程序發(fā) 13 送命令到相應(yīng)的物理機，并接收該機器狀態(tài)，通過在虛擬設(shè)備層的虛擬設(shè)備。 控制器的最底部層的虛擬設(shè)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(shè)備的要求報告給相應(yīng)的虛擬控制器。虛擬設(shè)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(chǎn)品，設(shè)施和過程模型，用于開發(fā)虛擬柔性制造單元。一個產(chǎn)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(shè)施模型包含關(guān)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(chǎn)品都為代表的行為和生產(chǎn)流程所需的物理過程。背后的發(fā)展 VFMC 方法是一種面向?qū)ο蟮姆独?，提供了強大的代表性和分類工具。對?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(chǎn)活動方面的工廠。仿真的具體行為描述的面向任務(wù)的說明（ TID）。此外，還有模擬結(jié)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(zhì)量估計是這個領(lǐng)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(chǔ)設(shè)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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(chǎn)品模型廠模型，機械工程研究所，卷年鑒。 42，第一頁。 475478， 1993。