虚拟制造系统的研究与开发策略

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1、虚拟制造系统的研究与开发策略

2、第10、引言随着生产系统不断向自动化、复杂化、大规模化的方向发展，在实际生产实施前，对生产系统进行详细仿真以及予测的要求也越来越强烈。另一方面，随着环境破坏、资源枯竭等社会问题的日益深刻，对当今的生产技术也提出了更高的要求、即不仅要求所制造的产品及设备的功能、质量能满足使用要求，更要求考虑产品，设备从其设计、制造、使用直至报废的整个生命周期中对社会、环境带来的影响。为了适应上述要求、近年来并行工程（Concurrentengineering）、产品生命周期工程（LifeCycleengineering）、重组工程（re-engineering）以及虚拟制造（V

3、irtualManufacturing）的研究引起世界各国的高度重视。特别是虚拟制造技术可以用计算机内部构造的虚拟生产系统来模拟受物理，历史及技术条件制约而难以简单变更的现实生产资源、进行虚拟的设计与制造，使得产品设计制造的柔性大大增加，并使产品的短周期、高品质、高精度、低成本制造成为可能，对生产环境的变化也能迅速适应。1、VM系统的基本特性及组成1.1VM系统的基本特性及要求VM是在计算机内部的信息空间构筑制造工厂（或工厂的一部，如生产车间），对构筑出的虚拟工厂或加间进行实际生产系统相同的操作，生成与实际生产等价的信息。因此，VM系统应具有以下基本特性。(1)所构造的计算机模型应如实地、

4、详细地、多方面地表达实际生产系统所具有的结构、属性，以便于VM系统的开发、控制及修改。(2)VM系统的仿真，要尽可能忠实地遵循实际生产系统的约束，并尽可能详细地模拟生产过程的物理现象。(3)系统仿真结果的比较、评价，要通过计算机图形、虚拟现实等技术以直观易懂的形式提供给使用者。(4)在系统功能的实现上，要能准确、近乎实时地响应实际生产系统。(5)在实际应用方面、所开发的VM系统不局限于某些特殊的要求，具有广泛的应用性。(6)VM系统是一个各种各样软、硬件系统的集合体，系统应具有开放式的结构，以便于和各种软、硬件系统的连接。1.2VM系统组成的概念图在上述对VM系统基本特性及要求分析的基础上

5、、本文提出了VM等系统组成的概念图（如图1所示）。图1VM系统组成的概念图如图1所示，VM系统主要由设备、产品、生产过程及管理4个主要要素组成，并需要已有CAD、CAM、CAE等软、硬件系统资源的支持。VM系统的仿真结果通过仿真界面提供给使用者。设备模型中包含虚拟生产车间的设备（如NC机床、机器人、搬送装置等）、设备布局、动作、设备间的通讯及物流计划等信息。产品生命周期模型提供从原材料到最终产品的信息，并处理产品加工、装配后的结果信息。生产过程模型将切削、磨削、塑性加工、装配、热处理等产品的制造过程模型化，并对生产中各种物理现象进行仿真，生产过程模型是产品模型和设备模型的结合点。生产管理模

6、型对拟实生产设备的运转、生产的进行提出计划并进行管理。仿真服务器为VM系统提供各种仿真服务、如有限元分析、动力学分析、干涉检验等。