塑性成形的虚拟产品开发平台的体系结构

《塑性成形的虚拟产品开发平台的体系结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、塑性成形的虚拟产品开发平台的体系结构

2、第10、引言信息技术发展引起的革命使我们的社会正迈进信息社会。当今，信息技术的发达程度已成为衡量现代科学技术水平的重要标志。信息革命不仅引起了人们的思想观念、生产方式、生活方式的变化，而且导致了劳动资料的巨大变化（信息已成为重要的劳动资料）。随着信息技术的发展，传统产业正经历着从扩大外延向增加内涵（增加产品中的知识含量）的方向变革。产品市场和生产的全球化趋势使传统制造业面临严峻的挑战。由于需求牵动，改变传统制造业面貌的呼声空前高涨。以信息化制造技术为代表的先进制造技术正在使制造业处于重要

3、的历史变革时期。近十年来，新的制造模式从概念提出、理论探索到工程实现，发展迅猛，而正是信息技术为它的发展提供了重要的支撑手段。虚拟产品开发(VirtualProductDevelopment)的概念及相应技术正是在这个形势下提出和发展的。虚拟产品开发的概念在80年代末、90年代初初步形成，此后技术内涵迅速扩充，在短短几年中已逐渐成长为学科交叉、领域宽广、内涵丰富、实效明显的一个高技术学科。根据我们所作的文献检索，1994年在虚拟技术方面发表的论文仅有几十篇，到96、97年猛增到600多篇。1、虚拟产品开发传统产品开发过程一般

4、需经过概念设计、方案设计、细部设计、实验室试验、中型放大、批量生产等诸多阶段，产品上市周期长。这与现代市场对产品的需求很不适应。虚拟产品开发与现实产品开发有一定对应性，所不同的是虚拟产品开发不消耗物质资源和能源，因此可以大幅度降低产品的开发成本。由于虚拟产品开发可在产品投产前对产品实现的方案进行评估和优化，提高了产品实现的可行性，大大简化了物理测试实验的过程，缩短了产品上市周期，提高了产品的市场竞争力。虚拟产品开发的关键是开发虚拟产品开发环境。虚拟产品开发环境是虚拟模型的运行空间。它具有不依赖于具体虚拟模型的通用性，因此它也

5、是构造具体虚拟模型的通用平台。虚拟产品开发，也称虚拟设计制造(VirtualDesignandManufacturing)，是产品设计制造的真实过程在虚拟环境中的映射。从本质上讲，虚拟产品开发是将产品从概念设计到投入使用的全过程（产品的生命周期）在计算机上构造的虚拟环境中虚拟地实现，其目标不仅是对产品的物质形态和制造过程进行模拟和可视化，而且是对产品的性能、行为和功能以及在产品实现的各个阶段中的实施方案进行预测、评价和优化。它是产品开发的测试床。象真实的产品生产过程一样，虚拟产品开发可狭义地分为虚拟设计和虚拟制造两部分。美国

6、“puter-AidedEngineering”杂志副总编Schmitz曾在《虚拟设计的光辉前程》一文中阐述了虚拟设计的主要技术内容：虚拟制样(VirtualPrototyping)、网络化并行设计、虚拟装配和工程分析及设计参数的交互式可视化。日本大阪大学小野里等人对虚拟制造系统的技术内涵进行了深入的研究，他们把虚拟制造系统划分成虚拟信息系统和虚拟物理系统两部分，并建立了虚拟制造系统开发环境的模型。2、虚拟产品开发技术的研究与应用现状虚拟现实(VR)是一个计算机生成的三维环境，人们沉浸其中，通过适当的界面操纵其中的拟实对象，

7、并采用人类的表达形式进行交互。而虚拟产品开发的研究则需要采用虚拟现实技术构造一个产品设计制造环境，把设计、制造工艺、样机制造的过程集成其中。当前，虚拟产品开发的研究集中在以下几个方面。与软件相关的技术方面：（1）可视化：研究怎样将各种信息以直观的形式显示出来；（2）环境构造：研究采用虚拟现实技术开发工作环境的技术；（3）信息表达：研究与方法、语义和语法有关的信息表达方式；（4）元模型建模方法：研究建立可以调节模型间相互作用的模型；（5）集成体系结构：研究怎样构成软硬件系统；（6）模拟：研究在计算机上设计真实系统模型的过程；（

8、7）方法论：研究开发和应用虚拟产品开发系统的方法；（8）制造特性：研究在制造过程中影响材料变形的变量的采集、测量和分析；（9）评价：研究虚拟产品开发系统的评价。与硬件相关的技术方面：（1）输入输出设备：基于CRT和LCD的头盔显示器（HMD）、普通计算机显示器、投影系统、可视化眼镜、数据手套、数据背心、蹋滚、摇杆、触垫、触觉球、麦克风、合成器、耳机和音响系统；（2）信息采集存储设备；（3）高速计算系统；（4）网络结构（星状、总线、环状）、异种机网络、通讯硬件等。交互技术方面：（1）虚拟产品开发环境有效性评价方法；（2）与人机

9、交互、人人交互有关的人机工程评价。与其他一些学科不同，虚拟产品开发的概念一经提出就受到企业界的广泛关注，一些企业立即开始着手局部性实施和应用。美国福特汽车公司是第一个采用网络并行设计技术设计赛车的企业。采用这项技术设计制造的新型SS1型赛车从开始设计到第一次上道测试只用了9个月的时间。继世