【正文】 。 目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要應(yīng)用在以下幾個方面： 虛擬制造的應(yīng)用和發(fā)展 1） 虛擬企業(yè) ； 2） 虛擬產(chǎn)品設(shè)計 ； 3） 虛擬產(chǎn)品制造 ； 4） 虛擬生產(chǎn)過程 。福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新型汽車的開發(fā)中已經(jīng)應(yīng)用了虛擬制造技術(shù)，大大 縮短了產(chǎn)品的發(fā)布時間 。 雖然美國、德國、日本等工業(yè)發(fā)達國家都已對虛擬制造技術(shù)進行了不同程度的研究和應(yīng)用。④馬里蘭大學(xué)的 虛擬制造數(shù)據(jù)庫項目 。② DRPPA的 MAVE（ the Metrics for the Agile Virtual Enterprise）項目。利用 VRS可以對真實世界進行 動態(tài)模擬 ，通過用戶的 交互輸入 ，并及時按輸出 修改虛擬環(huán)境 ，使人產(chǎn)生 親臨其境 的感覺。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)包括 操作者、機器和人機接口 三個基本要素。計算機還可以 重復(fù)仿真，優(yōu)化實施方案。 虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù) 2） 仿真技術(shù) 就是應(yīng)用計算機對復(fù)雜的現(xiàn)實系統(tǒng)經(jīng)過 抽象和簡化形成 系統(tǒng)模型 ，然后在分析的基礎(chǔ)上運行此模型，從而得到 系統(tǒng)一系列 的統(tǒng)計性能。虛擬制造建模的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)包括： 生產(chǎn)模型、產(chǎn)品模型和工藝模型 的信息體系結(jié)構(gòu)。 1） 建模技術(shù) 是虛擬現(xiàn)實中的 技術(shù)核心 ，也是難點之一。 單元控制器 根據(jù)制造需求、規(guī)劃和調(diào)度若干個工件在本制造單元的 加工工序 和各工序的 順序、加工時間 等，而每臺制造設(shè)備的控制器只規(guī)劃和調(diào)度工件在本臺設(shè)備上的加工順序和 加工代碼 等。其主要目標(biāo)是 可生產(chǎn)性評價 ，主要解決“ 這樣組織生產(chǎn)是否合理 ”的問題。包括加工過程的工藝分析，鑄造過程的熱力學(xué)分析，運動部件的運動學(xué)和動力學(xué)分析；甚至包括 加工時間、加工費用和加工精度分析等。 虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵 3. 虛擬制造的分類 虛擬制造根據(jù)其應(yīng)用范圍，分為以 設(shè)計為中心 的虛擬制造、以 生產(chǎn)為中心 的虛擬制造和以 控制為中心 的虛擬制造三類。 虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵 2. 虛擬制造的特點 從虛擬制造的各種定義中，可以看出虛擬制造具有以下 突出特點 。虛擬制造最終提供的是一個強有力的 建模與仿真環(huán)境 ，使得產(chǎn)品的 規(guī)劃、設(shè)計、制造、裝配 等均可在計算機上來實現(xiàn)，并且能夠?qū)?產(chǎn)品生產(chǎn)過程 的方方面面提供支持。但多數(shù)研究只是在原有單項仿真的基礎(chǔ)上，采用 虛擬現(xiàn)實技術(shù) 改善人機接口，僅僅提供能否加工出來或能否裝配等 定性分析 ，缺乏 可制造性分析的定量信息 ；因此對企業(yè)的決策只能提供有限的信息，支持的力度還遠遠不夠。 大阪大學(xué) 的 Onosato教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組強調(diào)虛擬制造系統(tǒng)與現(xiàn)實制造系統(tǒng)的兼容性和結(jié)構(gòu)上的相似性，認為虛擬制造系統(tǒng)應(yīng)該在三個方面實現(xiàn)與現(xiàn)實制造系統(tǒng)的兼容： 語義兼容、內(nèi)容兼容和時間兼容 。 典型的子項目有： 虛擬制造的產(chǎn)生和發(fā)展 （ 1） 計算機 協(xié)同設(shè)計 ； （ 2） 設(shè)計 實例庫 ； （ 3） 制造資源的 數(shù)據(jù)表示 ； （ 4） 以 網(wǎng)絡(luò)為中心 的 計算機輔助設(shè)計和制造 ； （ 5） 開放式裝配設(shè)計環(huán)境 ； （ 6） 工程設(shè)計 測試床 。 虛擬制造 虛擬制造的產(chǎn)生和發(fā)展 2. 虛擬制造技術(shù)的發(fā)展 1） 美國虛擬制造技術(shù)的進展 1994年 ， NIST開始聯(lián)合一些大學(xué)科研機構(gòu) 、 知名企業(yè)以及政府部門進行 虛擬制造 方面的研究 ， 起動了一項 長 期 的 研 究 項 目 SIMA （ System integration of manufacturing applications） 。 仿真技術(shù) 及其相關(guān)的 建模與優(yōu)化技術(shù) 正是信息技術(shù)與制造技術(shù)結(jié)合的橋梁 ， 是企業(yè)產(chǎn)生最大經(jīng)濟效益的 核心技術(shù) 。 1） 波音公司波音 777飛機開發(fā)； 2） 洛克希德公司新型號導(dǎo)彈的開發(fā)； 3） 并行工程在國內(nèi)的應(yīng)用 。 并行工程的發(fā)展和應(yīng)用 2. 并行工程的應(yīng)用 國外一些著名的大公司通過實施并行工程取得了顯著的成效。 3） 新發(fā)展階段（ 1996～） 這一階段并行工程發(fā)展迅猛，各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。 III計劃、日本的 IMS計劃 等作為代表。 CSCW系統(tǒng) 融 計算機的交互性、網(wǎng)絡(luò)的分布性和多媒體的綜合性 為一體，為并行工程環(huán)境下的多學(xué)科小組 提供一個協(xié)同管理的方式與手段。 5. 計算機支持的協(xié)同工作（ CSCW） 計算機支持的 協(xié)同工作 （ Computer Support Cooperative Work， CSCW）是研究在計算機技術(shù)支持的環(huán)境下（ CS），特別是在 計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 下，一個群體如何 協(xié)同工作 ，完成一項 共同的任務(wù) （ CW）。 其目標(biāo)是 在保證功能和性能的前提下使制造成本最低 。 同時 ， DFA也可以 優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu) ， 提高產(chǎn)品質(zhì)量 。 DFA的主要作用是： 制定裝配工藝規(guī)劃 ， 考慮裝拆的可行性；優(yōu)化裝配路徑；在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中 ， 通過裝配仿真考慮裝配干涉 。 產(chǎn)品開發(fā)組是由幾個 精通不同技術(shù) 、 專業(yè)學(xué)科的子單元 組成的 ， 各子單元的成員包括： 產(chǎn)品計劃人員 、 產(chǎn)品概念工程師和分析員 、 產(chǎn)品設(shè)計人員 、 原型設(shè)計工程師 、 制造工程計劃人員 、 管理和控制人員 、計算機集成制造和裝配人員 、 交貨和支持成員 等 。 實現(xiàn)新的模式需要兩個保證條件：一是 組織上的保證 ；二是 計算機工具和環(huán)境的支持 ， 如 DFA、 DFM、 PDM等 。 據(jù)統(tǒng)計 ， 實施并行工程可以使 新產(chǎn)品開發(fā)周期縮短 40%～ 60%， 早期生產(chǎn)中 工程變更次數(shù)減少一半以上 ，產(chǎn)品報廢及返工率減少 75%， 產(chǎn)品 制造成本降低 30%～40%。 有人把并行工程環(huán)境比作一個 并行工程輪 ， 如圖 512所示 。 實施敏捷制造的流程 并行工程 并行工程的概念 并行工程的提出 ， 改變了傳統(tǒng)的 串行工程 的企業(yè) 組織結(jié)構(gòu)與工作方式 、 以及人們的 思維方法 。 4. 敏捷制造系統(tǒng)的運行與管理 敏捷制造系統(tǒng)運行是在敏捷制造方法論的指導(dǎo)下，對系統(tǒng)的 功能、過程、組織人員、信息、資源、利潤框架 等進行 系統(tǒng)分析和綜合管理 。 實施敏捷制造的流程 3. 敏捷制造系統(tǒng)構(gòu)建 敏捷制造系統(tǒng)構(gòu)建主要分為兩部分： 方案設(shè)計和方案實施 。 2. 企業(yè)敏捷化建設(shè) 包括企業(yè)經(jīng)營策略的 相應(yīng)轉(zhuǎn)變 和相關(guān)的 技術(shù)準(zhǔn)備 。 敏捷制造的關(guān)鍵技術(shù) 實施敏捷制造的流程 1. 企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略選擇 企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略選擇包括 確定企業(yè)的敏捷制造戰(zhàn)略 ，產(chǎn)品的 吸引力 與企業(yè)的 相對競爭地位 ，要建立的競爭優(yōu)勢， 競爭優(yōu)勢 的基本優(yōu)勢分解，基本優(yōu)勢的 獲得性和合理性 分析，戰(zhàn)略的 實施時機和實施策略分析 等。虛擬企業(yè)是由一個企業(yè)內(nèi)部有優(yōu)勢的 不同部分 和有優(yōu)勢的 不同企業(yè) ，按照 資源、技術(shù)和人員 的 最優(yōu)配置 ，快速組成的一個 功能單一 的 臨時性 的 經(jīng)營實體 ，因此能夠 迅速抓住市場機遇 。智能的閉環(huán)加工將采用 投資少、效益高、以計算機為基礎(chǔ) 的具有 開放式結(jié)構(gòu)的控制器 ，以達到改進車間生產(chǎn)的目標(biāo)。 4. 智能閉環(huán)加工 智能閉環(huán)加工 就是應(yīng)用先進的控制和計算機系統(tǒng)以改進車間的 控制過程 。 敏捷制造的關(guān)鍵技術(shù) 3. 制造計劃與控制 其任務(wù)就是 描述一個集成的宏觀 （企業(yè)的高層計劃）和 微觀 （詳細的生產(chǎn)系統(tǒng)信息，包括制造路徑、詳細數(shù)據(jù)以及支持各種制造操作的信息等） 計劃環(huán)境 。通過產(chǎn)品設(shè)計和并行工程，產(chǎn)品設(shè)計者在產(chǎn)品的 概念設(shè)計階段 就要考慮產(chǎn)品 整個生命周期 的所有重要因素，諸如質(zhì)量、成本、性能，以及產(chǎn)品的可制造性、可裝配性、可靠性、可維護性等。 它有預(yù)計完成變化活動的能力，通過對制造系統(tǒng)的 硬件重構(gòu)和擴充 ，適應(yīng)新的生產(chǎn)過程，要求 軟件可重用 ，能對新制造活動進行 指揮、調(diào)度與控制 。 2） 敏捷制造是虛擬制造系統(tǒng) 敏捷制造系統(tǒng)是一種以適應(yīng)不同產(chǎn)品為目標(biāo)而構(gòu)造的 虛擬制造系統(tǒng) ，其目標(biāo)在于能夠隨著環(huán)境的變化迅速地 動態(tài)重構(gòu) ，對市場的變化做出 快速的反應(yīng) ，實現(xiàn)生產(chǎn)的 柔性自動化 。 企業(yè)制造的敏捷性不主張借助 大規(guī)模的技術(shù)改造 來剛性地擴充企業(yè)的生產(chǎn)能力 ， 不主張構(gòu)造擁有一切生產(chǎn)要素 、 獨霸市場的巨型公司 ， 制造的敏捷性提出了一條在市場競爭中獲利的 清新思路 。通常可以這樣認為： 敏捷制造是在“競爭 —— 合作 /協(xié)同”機制作用下，企業(yè)通過與市場 /用戶、合作伙伴在更大范圍、更高程度上的集成，提高企業(yè)競爭能力，最大限度地滿足市場用戶的需求，實現(xiàn)對市場需求做出靈活、快速反應(yīng)的一種制造新模式 （圖510）。通過過程質(zhì)量控制來 提高產(chǎn)品質(zhì)量 。成立 雇員參與 的問題解決小組，致力于 提高生產(chǎn)率 的改進工作。減少