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虛擬制造

  • 虛擬制造
虛擬制造也可以對想象中的制造活動進(jìn)行仿真,它不消耗現(xiàn)實(shí)資源和能量,所進(jìn)行的過程是虛擬過程,所生產(chǎn)的產(chǎn)品也是虛擬的。

  虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality)技術(shù)是使用感官組織仿真設(shè)備和真實(shí)或虛幻環(huán)境的動態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實(shí),使人能夠憑借直覺作用于計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維仿真模型的虛擬環(huán)境?;谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬制造(VirtualManufacturing)技術(shù)是在一個統(tǒng)一模型之下對設(shè)計(jì)和制造等過程進(jìn)行集成,它將與產(chǎn)品制造相關(guān)的各種過程與技術(shù)集成在三維的、動態(tài)的仿真真實(shí)過程的實(shí)體數(shù)字模型之上。其目的是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段,借助建模與仿真技術(shù)及時(shí)地、并行地、模擬出產(chǎn)品未來制造過程乃至產(chǎn)品全生命周期的各種活動對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響,預(yù)測、檢測、評價(jià)產(chǎn)品性能和產(chǎn)品的可制造性等等。從而更加有效地、經(jīng)濟(jì)地、柔性地組織生產(chǎn),增強(qiáng)決策與控制水平,有力地降低由于前期設(shè)計(jì)給后期制造帶來的回溯更改,達(dá)到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最大化。

  重大作用

   虛擬制造也可以對想象中的制造活動進(jìn)行仿真,它不消耗現(xiàn)實(shí)資源和能量,所進(jìn)行的過程是虛擬過程,所生產(chǎn)的產(chǎn)品也是虛擬的。虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用將會對未來制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,它的重大作用主要表現(xiàn)為:

  ●運(yùn)用軟件對制造系統(tǒng)中的五大要素(人、組織管理、物流、信息流、能量流)進(jìn)行全面仿真,使之達(dá)到了前所未有的高度集成,為先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了更廣大的空間,同時(shí)也推動了相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步。

  ●可加深人們對生產(chǎn)過程和制造系統(tǒng)的認(rèn)識和理解,有利于對其進(jìn)行理論升華,更好地指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn),即對生產(chǎn)過程、制造系統(tǒng)整體進(jìn)行優(yōu)化配置,推動生產(chǎn)力的巨大躍升。

  ●在虛擬制造與現(xiàn)實(shí)制造的相互影響和作用過程中,可以全面改進(jìn)企業(yè)的組織管理工作,而且對正確作出決策有不可估量的影響。例如:可以對生產(chǎn)計(jì)劃、交貨期、生產(chǎn)產(chǎn)量等作出預(yù)測,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并改進(jìn)現(xiàn)實(shí)制造過程。

  ●虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用將加快企業(yè)人才的培養(yǎng)速度。我們都知道模擬駕駛室對駕駛員、飛行員的培養(yǎng)起到了良好作用,虛擬制造也會產(chǎn)生類似的作用。例如:可以對生產(chǎn)人員進(jìn)行操作訓(xùn)練、異常工藝的應(yīng)急處理等。

  總結(jié)分析

  綜合國際上有代表性的文獻(xiàn),對虛擬制造給出如下定義:虛擬制造是實(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn),即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn),以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程,以增強(qiáng)制造過程各級的決策與控制能力。

  可以看到,“虛擬制造”雖然不是實(shí)際的制造,但卻實(shí)現(xiàn)實(shí)際制造的本質(zhì)過程,是一種通過計(jì)算機(jī)虛擬模型來模擬和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問題,提高人們的預(yù)測和決策水平,使得制造技術(shù)走出主要依賴于經(jīng)驗(yàn)的狹小天地,發(fā)展到了全方位預(yù)報(bào)的新階段。

  研究內(nèi)容

  虛擬制造技術(shù)的研究內(nèi)容是極為廣泛的,除了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及的共同性技術(shù)外,虛擬制造領(lǐng)域本身的主要研究內(nèi)容有:

  ●虛擬制造的理論體系;

  ●設(shè)計(jì)信息和生產(chǎn)過程的三維可視化;

  ●虛擬制造系統(tǒng)的開放式體系結(jié)構(gòu);

  ●虛擬產(chǎn)品的裝配仿真;

  ●虛擬環(huán)境中及虛擬制造過程中的人機(jī)協(xié)同作業(yè)等。

  一般來說,虛擬制造的研究都與特定的應(yīng)用環(huán)境和對象相聯(lián)系,由于應(yīng)用的不同要求而存在不同的側(cè)重點(diǎn),因此出現(xiàn)了三個流派,即以設(shè)計(jì)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。

  應(yīng)用

  虛擬制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用將從根本上改變現(xiàn)行的制造模式,對相關(guān)行業(yè)也將產(chǎn)生巨大影響,可以說虛擬制造技術(shù)決定著企業(yè)的未來,也決定著制造業(yè)在競爭中能否立于不敗之地。

  虛擬制造(VM)是國際上提出的新概念。VM與AM聯(lián)系密切。VM的特征是:當(dāng)市場新的機(jī)遇出現(xiàn)時(shí),組織幾個有關(guān)公司聯(lián)作,把不同的公司,不同地點(diǎn)的工廠或車間重新組織協(xié)調(diào)工作。在運(yùn)行之前必須分析組合是否最優(yōu),能否協(xié)調(diào)運(yùn)行,以及投產(chǎn)后的效益和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估,這種聯(lián)作公司稱虛擬公司。虛擬公司在一定的環(huán)境和條件下通過虛擬制造系統(tǒng)運(yùn)行,包括物理基礎(chǔ)、法律保障、社會環(huán)境和信息技術(shù)。因此研究開發(fā)虛擬制造技術(shù)(VMT)和虛擬制造系統(tǒng)(VMS)意義重大,美國稱AM為21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。

  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirtualRealityTechnology)主要包括虛擬制造技術(shù)和虛擬企業(yè)兩個部分。

  虛擬制造技術(shù)將從根本上改變了設(shè)計(jì)、試制、修改設(shè)計(jì)、規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。在產(chǎn)品真正制出之前,首先在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型(SoftPrototype)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品(HardPrototype)進(jìn)行試驗(yàn),對其性能和可制造性進(jìn)行預(yù)測和評價(jià),從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造周期,降低產(chǎn)品的開發(fā)成本,提高系統(tǒng)快速響應(yīng)市場變化的能力。

  虛擬企業(yè)是為了快速響應(yīng)某一市場需求,通過信息高速公路,將產(chǎn)品涉及到的不同企業(yè)臨時(shí)組建成為一個沒有圍墻、超越空間約束、靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系、統(tǒng)一指揮的合作經(jīng)濟(jì)實(shí)體。虛擬企業(yè)的特點(diǎn)是企業(yè)的功能上的不完整、地域上的分散性和組織結(jié)構(gòu)上的非永久性,即功能的虛擬化、組織的虛擬化、地域的虛擬化。


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