虚拟制造技术及应用

《虚拟制造技术及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、虚拟制造技术及应用引言制造业为了在竞争激烈的全球市场求得生存与发展，必须能够更好地满足市场所提出的T、Q、C、S要求，即要以最短的产品开发周期(Time)，最优质的产品质量(Quality)，最低廉的制造成本(Cost)和最好的技术支持与售后服务(Service)来赢得市场与用户。面对不可预测、持续发展、快速多变的市场需求，企业的生产活动必须具有高度的柔性。为了提高竞争能力，企业应当能够对市场需求的变化作出快速敏捷的反应，并及时地对自身的生产作出合理的调整与重新规划。计算机软硬件技术及网络技术的迅速发展为实现这一目标提供了强有力的支持

2、。基于这些因素，20世纪90年代中期有许多新概念、新观点应运而生，虚拟制造(VirtualManufacture)就是其中之一，它代表了一种全新的制造体系和模式。在虚拟制造中，产品开发是基于数字化的虚拟产品开发方式(VirtualProductDevelopment)，以用户的需求为第一驱动，并将用户需求转化为最终产品的各种功能特征。VPD保证了产品开发的效率和质量，提高了企业的快速响应和市场开拓能力。1．虚拟制造技术定义及特点虚拟现实(VirtualReality)技术是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能

3、够感知的环境或现实，使人能够凭借直觉作用于计算机从而产生三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟现实技术的虚拟制造(VirtualManufacturing)技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成，它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。其目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术及时地、并行地模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。从而更加有效地、经济地、柔性地组织生产，增强决策与控制水平，有力地降低由于前期设计

4、给后期制造带来的回溯更改，达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。虚拟制造的研究还处于不断的深入、细化之中，国际上尚没有对其作出一个统一的定义。不同的研究人员从不同角度出发，给出了各具特点的描述，其中有代表性的包括以下几种：Kimura认为，虚拟制造是指通过对制造知识进行系统化组织与分析，对整个制造过程建模，在计算机上进行设计评估和制造活动仿真。他强调通过用虚拟制造模型对制造全过程进行描述，在实际的物理制造之前就具有了对产品性能及其可制造性的预测能力。LawrenceAssociates则认为，虚拟制造

5、是一个集成的、综合的可运行制造环境，其目的是提高各个层次的决策与控制。美国Wright空军实验室则对虚拟制造作出了如下定义：虚拟制造建立在计算机建模、分析和仿真技术的基础之上，它是对这些技术的综合应用。这种综合应用增强了各个层次的设计制造、生产决策与控制能力。从这些定义可以看出，虚拟制造涉及到多个学科领域，是对这些领域知识的综合集成与应用．计算机仿真、建模和优化技术是虚拟制造的核心与关键技术。可以认为，虚拟制造是对制造过程中的各个环节，包括产品的设计、加工、装配，乃至企业的生产组织管理与调度进行统一建模，形成一个可运行的虚拟制造环境，

6、以软件技术为支撑，借助于高性能的硬件，在计算机局彬广域网络上，生成数字化产品，实现产品设计、性能分析、工艺决策、制造装配和质量检验。它是数字化形式的广义制造系统，是对实际制造过程的动态模拟。所谓“虚拟”，是相对于实物产品的实际制造系统而言的，强调的是制造系统运行过程的计算机化。由于计算机软硬件技术和网络技术的广泛应用，虚拟制造具有以下几个特点：(1)无须制造实物样机就可以预测产品性能，节约制造成本，缩短产品开发周期。(2)产品开发中可以及早发现问题，实现及时的反馈和更正。(3)以软件模拟形式进行产品开发。(4)企业管理模式基于Intr

7、anet或Internet，整个制造活动具有高度的并行性。2．虚拟制造的种类广义的制造过程不仅包括了产品的设计加工、装配。还包含了对企业生产活动的组织与控制。从这个观点出发，可以把虚拟制造划分为三类：以设计为中心的虚拟制造、以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造。(1)以设计为中心的虚拟制造。以设计为中心的虚拟制造强调以统一制造信息模型为基础，对数字化产品模型进行仿真与分析、优化，进行产品的结构性能、运动学、动力学、热力学方面的分析和可装配性分析，以获得对产品的设计评估与性能预测结果。(2)以生产为中心的虚拟制造。以生产为中心

8、的虚拟制造是在企业资源的约束条件下，对企业的生产过程进行仿真，对不同的加工过程及其组合进行优化。它对产品的“可生产性”进行分析与评价，对制造资源和环境进行优化组合，通过提供精确的生产成本信息对生产计划与调度进行合理化决策