虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

1、虛擬制造技術(shù)及其國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了虛擬制造技術(shù)的基本概念和分類(lèi)方法，結(jié)合虛擬制造技術(shù)的經(jīng)典應(yīng)用實(shí)例分析了虛擬制造技術(shù)解決企業(yè)TQCS問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)和作用，詳細(xì)闡述了虛擬制造技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀和原因，并根據(jù)虛擬制造技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)做了簡(jiǎn)要概括。關(guān)鍵字：虛擬制造技術(shù)；TQCS；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)0前言裝備制造業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。我國(guó)過(guò)去的制造業(yè)屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)在著重發(fā)展的制造業(yè)是具有自主創(chuàng)新的高技術(shù)、高

2、附加值的先進(jìn)制造業(yè)，它迫切需要新技術(shù)、新工藝來(lái)提升其技術(shù)水平和能級(jí)。1虛擬制造技術(shù)的概念虛擬制造技術(shù)能夠結(jié)合眾多核心技術(shù)，是多學(xué)科技術(shù)的系統(tǒng)集成。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括建模技術(shù)、仿真技術(shù)、智能設(shè)計(jì)技術(shù)、可制造評(píng)價(jià)等。虛擬制造依靠建模與仿真技術(shù)來(lái)模擬制造、生產(chǎn)和裝配過(guò)程，使設(shè)計(jì)者在計(jì)算機(jī)上模擬出產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程。建模與仿真是虛擬制造的基礎(chǔ)，虛擬制造是建模與仿真的應(yīng)用，它拓展了傳統(tǒng)的建模與仿真，以其前瞻性、低成本和提升企業(yè)整體效率的優(yōu)點(diǎn)為制造業(yè)的

3、轉(zhuǎn)型和發(fā)展發(fā)揮重要作用，如對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、加工制造、生產(chǎn)自動(dòng)化、過(guò)程優(yōu)化、試驗(yàn)、檢測(cè)、培訓(xùn)、銷(xiāo)售、售后服務(wù)等生產(chǎn)過(guò)程全生命周期都起著重要的作用，是先進(jìn)制造技術(shù)與工業(yè)創(chuàng)意的綜合體現(xiàn)和運(yùn)用。虛擬制造是20世紀(jì)80年代提出的概念，但是“虛擬制造”一詞在90年代才第一次突顯出來(lái)，其部分原因來(lái)自美國(guó)國(guó)防部發(fā)起的虛擬制造項(xiàng)目。目前人們對(duì)于虛擬制造的定義大同小異，總的來(lái)說(shuō)一般認(rèn)為虛擬制造是指在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境下，模擬產(chǎn)品和制造設(shè)備的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行環(huán)境

4、，在實(shí)時(shí)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐下，進(jìn)行產(chǎn)品完整生命周期的一體化模擬仿真過(guò)程。虛擬制造廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、場(chǎng)地規(guī)劃、生產(chǎn)決策、工藝流程、試驗(yàn)測(cè)試、裝配指導(dǎo)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)度指揮、技能培訓(xùn)、市場(chǎng)銷(xiāo)售、售后服務(wù)等制造業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)，在不消耗或少消耗實(shí)際生產(chǎn)資源的情況下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)結(jié)果，達(dá)到縮短周期，降低成本，提高效益的目的。圖1虛擬制造技術(shù)在制造環(huán)節(jié)中的作用2虛擬制造的分類(lèi)由于“虛擬”和“制造”的內(nèi)涵理解庫(kù)存、物流等動(dòng)態(tài)信息，有助于決策者把我利潤(rùn)與風(fēng)險(xiǎn)之間的

5、平衡，從而準(zhǔn)確的進(jìn)行生產(chǎn)決策，把握訂單交期，提升服務(wù)質(zhì)量。應(yīng)用實(shí)例事實(shí)上，虛擬制造技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，特別是在汽車(chē)、飛機(jī)、工程機(jī)械以及武器等產(chǎn)品上的應(yīng)用事例和成果層出不窮。美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)研究計(jì)劃部署ARPA致力于將虛擬環(huán)境與物理建模、分布離散性模擬等技術(shù)結(jié)合，為虛擬武器設(shè)計(jì)提供先進(jìn)的手段。加利福尼亞的軍火商RockwellInternational開(kāi)發(fā)了將現(xiàn)有的CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳遞到虛擬環(huán)境的軟件，工程技術(shù)人員能看到設(shè)備部件是如

6、何裝配的，無(wú)須制作零部件物理模型。作為虛擬制造技術(shù)最典型事例，波音飛機(jī)公司采用虛擬樣機(jī)在計(jì)算機(jī)上建立了波音777飛機(jī)的最終模型，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)設(shè)計(jì)、整機(jī)裝配、部件測(cè)試等虛擬開(kāi)發(fā)活動(dòng)，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期從八年縮短至五年。福特汽車(chē)公司應(yīng)用虛擬環(huán)境技術(shù)于汽車(chē)設(shè)計(jì)與工程，以提高空氣動(dòng)力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)和表面建模的效果。德國(guó)寶馬汽車(chē)公司為車(chē)門(mén)裝配設(shè)計(jì)的虛擬裝配系統(tǒng)能識(shí)別語(yǔ)音輸入完成相應(yīng)操作，并能對(duì)干涉碰撞發(fā)聲報(bào)警。圖2虛擬制造技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)制造4虛擬制造技

7、術(shù)的國(guó)內(nèi)應(yīng)用目前，我國(guó)制造業(yè)對(duì)于虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用還處于朦朧認(rèn)識(shí)或應(yīng)用初級(jí)階段，應(yīng)用主要集中在高端制造業(yè)、大型裝備制造業(yè)或技術(shù)發(fā)達(dá)的地區(qū)。究其原因，主要有以下幾點(diǎn)：1）相關(guān)意識(shí)還比較淡薄。雖然許多人知道發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)或航天航空領(lǐng)域等都用虛擬制造技術(shù)，但身邊能看到的很少，覺(jué)得離自己很遙遠(yuǎn)，就算企業(yè)有許多問(wèn)題可以用虛擬的方法解決，卻苦于沒(méi)有這方面的人才，只能另謀他法。在來(lái)料加工時(shí)代，不需要考慮這些問(wèn)題，逐漸形成了慣性思維，總覺(jué)得做出實(shí)物產(chǎn)品

8、才是第一需求，虛擬制造技術(shù)就是錦上添花的東西。事實(shí)上，許多制造公司的領(lǐng)導(dǎo)并不清楚虛擬制造是干什么的，部分技術(shù)人員雖然知道這項(xiàng)技術(shù)，也明白自己職責(zé)范圍內(nèi)有需求，但要說(shuō)服領(lǐng)導(dǎo)層采用新技術(shù)不是容易的事，自身會(huì)擔(dān)當(dāng)相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，因此阻礙了虛擬技術(shù)的傳播。另外，對(duì)于先進(jìn)技術(shù)，企業(yè)通常將注意力集中在產(chǎn)品或生產(chǎn)本身，注重于直接解決問(wèn)題的方法，比如產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后，用實(shí)物樣機(jī)去測(cè)試設(shè)計(jì)合理性，周期確實(shí)很長(zhǎng)，客戶(hù)催的急，就加班快點(diǎn)干。2）技術(shù)供求矛盾較突出。