1、虛擬制造技術(shù)（VMT的發(fā)展內(nèi)容摘要對(duì)虛擬制造技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行論述，重點(diǎn)介紹虛擬制造產(chǎn)生的背景和涵義，虛擬制造與實(shí)際制造的關(guān)系，實(shí)施虛擬制造的收益，虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)及目前的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀等，并對(duì)虛擬制造的應(yīng)用前景及發(fā)展方向進(jìn)行展望。關(guān)鍵詞：虛擬制造（VM;應(yīng)用；1虛擬制造產(chǎn)生的背景虛擬制造技術(shù)（VMT正是在強(qiáng)調(diào)柔性和快速的前提下于20世紀(jì)80年代提出的概念，并在90年代得到重視和發(fā)展。它是以虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程統(tǒng)一建模，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)直至整個(gè)生命周期的模擬和仿真。這里所說的制造過程，包括產(chǎn)品級(jí)的制造和企業(yè)級(jí)的生產(chǎn)管理，國(guó)際上稱之為“大

2、制造”（B-Manufacture）。目前國(guó)際上對(duì)虛擬制造并沒有統(tǒng)一的定義，1994年7月在美國(guó)俄亥俄州舉辦的虛擬制造用戶專題討論會(huì)上，人們根據(jù)制造過程的側(cè)重點(diǎn)不同將虛擬制造分為三類，提出了“三個(gè)中心”的分類方法，即“以產(chǎn)品為中心的虛擬制造”、“以生產(chǎn)為中心的虛擬制造”和“以控制為中心的虛擬制造”，獲得國(guó)際學(xué)術(shù)界的認(rèn)同。在計(jì)算機(jī)中可制造性、可裝“以產(chǎn)品為中心的虛擬制造”是將制造信息加入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)過程中,生成制造過程原型，對(duì)多種制造方案進(jìn)行仿真，對(duì)數(shù)字化產(chǎn)品模型的性能、配性、成本等進(jìn)行分析，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，以期盡早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工藝過程存在的問題。“以生產(chǎn)為中心的虛擬制造”是將

3、仿真信息加入到生產(chǎn)計(jì)劃模型中，以便快速便捷的評(píng)價(jià)多種生產(chǎn)計(jì)劃，優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃和制造環(huán)境的配置。主要是根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有資源對(duì)不同的加工過程進(jìn)行評(píng)估優(yōu)化，決定合理的生產(chǎn)組織方式。“以控制為中心的虛擬制造”是將仿真能力加入到設(shè)備控制模型中，提供實(shí)際生產(chǎn)過程中的虛擬環(huán)境，使企業(yè)在考慮車間控制行為的基礎(chǔ)上對(duì)制造過程進(jìn)行優(yōu)化控制。2虛擬制造的研究與應(yīng)用由于虛擬制造的廣闊前景，美國(guó)、歐洲及日本等國(guó)紛紛開始對(duì)其進(jìn)行研究，并在虛擬原型系統(tǒng)開發(fā)、虛擬環(huán)境構(gòu)筑、虛擬裝配等方面取得了一系列的成果；除了實(shí)驗(yàn)室的研究工作外，虛擬制造在工業(yè)上，尤其是汽車、飛機(jī)、軍工等領(lǐng)域也得到有效應(yīng)用并取得明顯收益。2.1 國(guó)外的研究與應(yīng)用美國(guó)

4、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)局NIST主要研究工程設(shè)計(jì)測(cè)試床的創(chuàng)建及制造工程工具軟件包，提供了開放式虛擬現(xiàn)實(shí)測(cè)試床（OVRT和國(guó)家先進(jìn)制造測(cè)試床（NAMT。美國(guó)Michigan大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室主要研究如何從CAD/CA嗷據(jù)庫中快速構(gòu)筑虛擬原型以及原型的行為功能建模。美國(guó)華盛頓大學(xué)在Pro/Engineer等CAD/CA陳統(tǒng)上開發(fā)了面向設(shè)計(jì)和制造的虛擬環(huán)境VEDAM建立起包含整個(gè)車間機(jī)床模型的虛擬環(huán)境。美國(guó)波音飛機(jī)公司采用虛擬樣機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)上建立了波音的最終模型，整機(jī)開發(fā)、部件測(cè)試、整機(jī)裝配等虛擬開發(fā)活動(dòng)以及在各種條件下的試飛都是在計(jì)算機(jī)中完成的，開發(fā)周期從過去的8年縮短到5年。英國(guó)的Bath大學(xué)用Ope

5、nInventor2.0軟件工具開發(fā)出了基于自己的Svlis建模軟件的虛擬制造系統(tǒng)，為用戶提供具有機(jī)床、成套刀具、機(jī)器人等虛擬設(shè)備的3維虛擬車間環(huán)境。英國(guó)Herriot-Watt大學(xué)的虛擬制造研究組主要從事與虛擬裝配有關(guān)的一系列研究工作，為各種工業(yè)應(yīng)用提供虛擬現(xiàn)實(shí)工具，并提出基于虛擬現(xiàn)實(shí)的裝配規(guī)劃系統(tǒng)，并使用浸入式虛擬環(huán)境完成電纜套索的設(shè)計(jì)與定位。德國(guó)寶馬汽車公司為車門裝配設(shè)計(jì)的虛擬裝配系統(tǒng)能識(shí)別語音輸入完成相應(yīng)操作，并能對(duì)干涉碰撞發(fā)聲報(bào)警。在日本，以大阪大學(xué)為中心的研究開發(fā)力量主要進(jìn)行虛擬制造系統(tǒng)的建模和仿真技術(shù)研究，并開發(fā)出了虛擬工廠的構(gòu)造環(huán)境VirtualWorks。2.2 國(guó)內(nèi)的研究與

6、應(yīng)用在我國(guó)，由于受三維建模技術(shù)、仿真技術(shù)等因素的約束，對(duì)虛擬制造的研究起步較晚，但近幾年發(fā)展迅速，一批科研院校和研究所紛紛加入到虛擬制造的研究隊(duì)伍中來。國(guó)內(nèi)最早的虛擬制造研究機(jī)構(gòu)之一的清華大學(xué)CIMS工程研究中心虛擬制造研究室在綜合目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于虛擬制造的研究成果的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)虛擬制造體系結(jié)構(gòu)，即基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）集成的虛擬制造、虛擬生產(chǎn)、虛擬企業(yè)框架結(jié)構(gòu)。并就某典型產(chǎn)品在進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化、虛擬裝配及可加工性分析的基礎(chǔ)上開發(fā)研制了虛擬加工軟件系統(tǒng)VME北京機(jī)械科學(xué)研究院初步實(shí)現(xiàn)了立體停車庫的虛擬現(xiàn)實(shí)下的參數(shù)化設(shè)計(jì)，可以直觀地進(jìn)行車庫的布局、設(shè)計(jì)、分析和運(yùn)動(dòng)模擬。上海交通大學(xué)

7、等科研機(jī)構(gòu)也在從事虛擬制造方面的研究。但總體來說，國(guó)內(nèi)關(guān)于虛擬制造方面的研究還處在初期階段，且多集中于高等院校和少量的研究院所，企業(yè)和公司介入的較少。3個(gè)人總結(jié)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和全球一體化的進(jìn)一步加劇，虛擬制造將有更大的發(fā)展空間。個(gè)人認(rèn)為一些型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高的制件可以先用虛擬技術(shù)模擬出來，通過對(duì)其受力結(jié)構(gòu)的分析情況，了解制件是否合格，從而提高產(chǎn)品的合格率，降低生產(chǎn)成本。虛擬制造技術(shù)是現(xiàn)代最重要的一門技術(shù)，應(yīng)該把這項(xiàng)技術(shù)與我國(guó)制造業(yè)的自身特點(diǎn)相結(jié)合，在學(xué)習(xí)國(guó)外成熟技術(shù)的基礎(chǔ)之上勇于創(chuàng)新，使其能夠迅速的本土化。可以想見，隨著我國(guó)對(duì)其研究的深入，對(duì)我國(guó)的制造業(yè)的發(fā)展必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。參考文獻(xiàn)【1】LawrenceAssociatesInc,VirtualManufacturingUserWorkshopR,Dayton,Ohio,July,1994.LawrenceAssociatesInc,VirtualManufacturingTechnicalWorkshop,Dayton,OhioJuly1994.【3】劉紅旗，王楓，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，北京虛擬制造技術(shù)研討與演示會(huì)論文集，1998【4】