虚拟制造范文10篇

虚拟制造范文篇1

【关键词】信息化；虚拟制造；虚拟企业

为把我国建成不仅是新的世界制造中心，而且是广泛应用先进技术的制造强国，国家对制造企业提出了宏伟目标，即要求国内骨干企业尽快着手信息化工作，2010年到2015年大中型企业要达到国际先进的信息化制造水平。实际上，信息化不仅是政策的约束，更是市场的驱使，随着市场经济全球化的进程，信息化制造将成为现代制造企业追求的重要目标之一。

一、信息化制造与虚拟技术

什么才是信息化制造？信息化制造是以虚拟制造和大规模定制生产为标准的，只有基本上实现了从产品设计、开发、生产制造和流通以至产品全生命周期的信息化，才算真正完成信息化工作，在此基础上的先进制造模式和信息化内容才能叫做信息化制造。

随着计算机、自动化及网络技术在制造系统中的应用，信息技术对制造技术发展的作用目前已占到第一位。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。信息技术使现代制造的技术含量提高，使传统制造技术发生质的变化。信息技术也促进着设计技术的现代化，加工制造的精密化、快速化，自动化技术的柔性化、智能化，整个制造过程的网络化、全球化。

制造业要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TQCS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。为了提高竞争能力，企业应当能够对市场需求的变化做出快速敏捷的反应，并及时地对自身的生产做出合理的调整与重新规划。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。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。

基于这些因素，概念设计、并行工程、智能制造、敏捷制造等多种有关先进制造技术的新思想、新概念相继诞生。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VPD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。

虚拟技术在先进制造技术中的应用主要包括虚拟制造和虚拟企业两个部分。

1．虚拟制造(VM)是在产品设计阶段实时地、并行地模拟产品未来制造全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品的可制造性、产品的成本等，从而更有效地、柔性灵活地组织生产，并使新产品开发一次获得成功，目的是尽量降低产品的成本，缩短产品的开发周期，提高产品的质量和寿命，快速有效地响应瞬息万变的市场。

虚拟制造实际上是一种计算机科学技术，以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支柱，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会到或感觉到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以做出前瞻性的决策与优化实施方案。从本质上讲虚拟制造技术是对真实制造过程的动态模拟、仿真，是在计算机上制造数字化产品，经过模拟仿真对产品外形设计、布局设计、加工及装配过程达到优化产品的设计及工艺过程、优化制造环境配置和生产供给计划、优化制造过程并改进制造系统的目的，用来改善各个层次的决策和控制。虚拟制造从根本上改变了设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前，在虚拟制造环境中生成软产品原型代替传统的硬样品进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高系统快速响应市场变化的能力。

2．虚拟企业是为了快速响应某一市场需求，将产品涉及到的不同企业临时组建成为一个没有围墙、超越空间约束、靠计算机网络联系、统一协调的合作经济实体。虚拟企业的特点是企业的功能上不完整、地域上分散和组织结构上非永久性，它是实现敏捷制造的有效手段。由于市场的全球化，企业必须不断创新产品及优化制造过程，快速响应客户要求，才能取得竞争上的优势。同时，企业不可能也不必做每一件事、每一个部件和每一个制造过程，而必须寻找合适的合作伙伴。其最终目标是利用不同地区的现有生产资源，把它们迅速组合成一种没有界限的、靠电子手段联系的经营实体，以便快速推出高质量、低成本的新产品。

由于国内外市场竞争日益加剧，科学技术发展迅速，产品更新换代速度加快及人们对产品多样化的需求增加，使得机械制造业向多品种小批量生产方式发展。因此，缩短产品开发周期成为决定制造业竞争力的首要因素。而虚拟制造技术被认为是加速新产品开发的有效手段，它能很好地解决制造业的TQCS难题，虚拟制造技术对制造业将是一次新的革命，它的广泛应用意义是深远的。

二、市场化与虚拟制造技术应用

制造业是我国国民经济的支柱产业，它一方面创造价值，生产物质财富和新的知识，另一方面为国民经济各个部门包括国防和科学技术的进步与发展提供先进的手段和装备。在我国的经济腾飞中，制造业功不可没。但是，随着计划经济体制向市场经济体制转变，我国制造企业的弊端日益显露出来。

我国制造业目前存在的五大难题：

1．产品质量不稳定，水平低下，主要机械产品中达到当代世界先进水平的不到10%；

2．生产集中度低，分散、重复严重，缺乏协作；

3．科技基础薄弱，自主研发创新能力差；

4．企业装备陈旧，生产工艺落后，精密、高效、数控设备不足10%；

5．人才培养后继乏力；加之企业基础管理薄弱，缺乏现代生产管理意识，在市场经济新形势下显得十分被动。

虚拟制造在工业发达国家，如美国、德国、日本等已得到了不同程度的研究和应用。在这一领域，美国处于国际研究的前沿。福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司在新型汽车的开发中已经大量应用虚拟制造技术，大大缩短了产品的时间；波音公司设计的777型大型客机是世界上首架以三维无纸化方式设计出的飞机，它的设计成功已经成为虚拟制造从理论研究转向实用化的一个里程碑。

虚拟制造(VM)作为一种哲理、一种制造策略为制造业的发展指明了方向。它可以全面改进企业的组织管理工作，提高企业整体运作及全面最优决策的效能和市场竞争力。实施虚拟制造可以打破传统的地域、时域的限制，通过Internet实现资源共享，变分散为集中，可实现异地设计、异地制造，从而使产品开发能以快速、优质、低耗响应市场变化。通过分析设计的可制造性，利用有效的工具和加工方法来支持生产，可以大大提高产品的质量和稳定性。企业不再需要投入大量的设备和仪器，从而避免了不必要的设备闲置，可充分利用其他企业的先进设备和仪器进行生产，能很好地解决一些中小企业资金短缺的难题。

但在实施虚拟制造技术过程中，虽然国家对制造业十分重视，但由于我国当前正处于体制改革过程中，多种机制并行，在资金使用时较难协调，国家也难以投入重金支持虚拟制造技术研究。应用人才短缺，企业的整体认识不统一，就是现有的科研成果都难以推广应用，因此实现企业信息化制造任重而道远，但这些并不能阻挡它的向前发展。

三、实施虚拟制造应采取的措施

1．高度重视和全面规划。虚拟制造技术与其它的先进制造技术是相互关联、彼此交叉的，其涉及面广、技术难度大，研究及推广应用需要投入大量人力、物力及资金，政府部门应从宏观上加强对虚拟制造技术的指导，同时要使虚拟制造技术与各种先进制造技术相互衔接、协调发展。

2．加强人才培养和培训工作。人是先进制造的主体，没有高素质的人的参与，再好的技术也发挥不了应有的作用。因此，企业领导应有人本思维，采用人机一体的技术路线。企业在培养和引进高层次、高质量研究型、管理型和开发应用型人才的同时，大力普及CAD/CAM技术，及时推行精益生产、并行工程等思想和技术，全面提高企业员工的技术素质。企业与高校应探索人才的联合培养新模式，不断增强科技创新能力。

3．加强关键技术的研究、开发和应用。虚拟制造技术包括软件技术和硬件技术，其中建模技术、计算机仿真技术和虚拟现实技术等是实施虚拟制造的关键技术。我国科研力量分散，建立分布式网络化研究中心，以企业为主体，产学研相结合，重点投资与自身发展有关的关键技术的研究，进行研发和推广是一条值得深入探索的道路。

4．从企业实际出发，分阶段实施。企业要实现虚拟制造，应分阶段逐步实行，要做好全面扎实的基础工作，应加强CAD/CAPP/CAM/NC/FMC/CAE技术的研究和推广应用，在全面实施并行工程的基础上实施虚拟制造。

虚拟制造范文篇2

关键词：西藏民族文化;数字技术;虚拟制造技术;文化遗产保护;文化传播

西藏位于地域偏远的青藏高原，在几乎与世隔绝的封闭环境下经过漫长的历史发展时期，逐步形成了独具风格的文化体系，这一文化体系是中国历史文明长河中的一颗璀璨明珠，是一座珍贵的民族文化资源宝库。高原恶劣的气候条件，沧海桑田，由于自然环境导致的风化、衰变、地震、水灾、火灾等自然灾害和人为地破坏与战乱，由于社会、历史的发展和变迁，今天，我们能有幸见到的西藏文化遗产大多数都是千疮百孔、伤痕遍体、残缺不全的遗迹，有些非物质文化遗产也濒临灭绝。尽管国家与西藏地方文化部门及社会力量投巨资挖掘保护拯救了一大批珍贵文化遗产，复制或再现给现代社会，留存给子孙后代。但是，仍有相当多的西藏文化遗产因年久失修、保护技术落后以及资金匮乏等因素永远无法再现，有些曾经辉煌繁荣的非物质文化遗产逐渐消亡。这无疑对西藏文化乃至对中华文化都是无法估量的巨大损失。西藏文化遗产承载的是藏族文明的社会记忆，遗失的是让历史告诉未来的信息，无法追回的是藏族祖先们的精神与情感。

1文化遗产保护与传播现状分析

西藏文化遗产代表着藏族祖先曾经创造的灿烂文化。随着我国社会经济的不断发展，西藏文化遗产的保护已经越来越受到我国政府和学术界的广泛关注。然而西藏文化遗产保护研究和开发利用面临着各种新的复杂情况和艰巨压力，形势不容乐观，如：①文化生态环境恶化，城镇基本建设、旅游过度开发等使文化遗产及其生存环境受到严重威胁，不少古城、古建筑、古遗址及风景名胜区整体风貌遭到破坏；过度开发和不合理利用，使许多重要文化遗产消亡或失传；而在文化遗存相对丰富的西藏，由于人们生活、生产方式的改变，生活环境和条件的变迁，民族及区域文化特色的消失也逐年加快。②文化遗产保护手段有限，在文化遗产当中存在大量的易损文物，另外西藏拥有大量不可移动的文化遗产，但这些文化遗产往往处于交通闭塞之处，难以在就地保护的原则下用于展出，文物的价值无法发挥。③传统图书馆、博物馆展出方式不能满足人们对了解研究鉴赏传统文化的要求，文化遗产传播覆盖面小，对文物内涵的诠释有限，面对现代传媒与市场化、娱乐方式的冲击，难以吸引信息时代的观众。④有限的资金投入不能解决大规模文化遗产抢救与保护研究等等。随着科学技术的发展，数字技术特别是虚拟现实技术的兴起和网络的高速发展，使文化遗产的保护与传播有了新的途径———数字化保护与传播技术。针对文化遗产数字化保护与传播技术的研究在国内外已经大量开展。

1．1国内外研究现状

国外在文化遗产数字化保护与传播这一课题上已经有相对成熟的理论与技术支持，一些多媒体、虚拟技术或图形学方面的虚拟系统与多媒体会议都开设了文化遗产专题，其他一些会议如数字图像与视觉艺术也都包含了许多多媒体与虚拟现实技术在文物数字化的应用，同时也开展了大量文物保护和数字化相关的项目和研究，如美国国会图书馆启动的“美国记忆”（A－mericanMemory）计划；美国博物馆互联网系统建设；联合国教科文组织启动的“世界记忆”计划；法国巴黎卢浮宫博物馆、英国大英博物馆、伦敦国家画廊、梵蒂冈教廷博物馆等的数字化建设计划；欧盟支持下的3D—Murale计划；IBM东京研究所与日本民族学博物馆合作实施的全球数字化博物馆（GGM）计划、美国印第安纳大学筹建的传统音乐档案馆利用数字技术保护历史档案、美国内布拉斯加大学人文科学数字研究中心建设的惠特曼文本数字资料库、美国斯坦福大学联合华盛顿大学与Cyberware公司合作的数字化米开朗琪罗项目、芝加哥大学联合西安大略湖大学开展的Sulman木乃伊工程；日本奥兹大学对日本奥兹地区的活态文化遗产狮子舞的数字化保护工程等。这些项目的研究都对我国的民族文化遗产数字化保护与传播领域研究有巨大的借鉴意义。

1．2西藏文化遗产数字化保护现状

西藏是我国的文化资源大区，文化遗产极其丰富。在党中央、自治区党委、政府的高度重视下，西藏自治区先后颁布了《西藏自治区人民政府关于加强文物保护的布告》、《西藏自治区文物保护条例》等法律条例，加强文物的保护和与管理，使得文物保护工作走向法制化、科学化，文物保护工作也取得了一定的成绩。目前，全区共有各级文物管理机构88个，从事文物工作的人员460名，已登记的各类文物点4277处，各级文物保护单位1424处。西藏的非物质文化遗产资源极其丰富，其历史悠久、特色独具、底蕴深厚。2005年，西藏全面启动了非物质文化遗产保护工程，中央和地方先后投人资金1．27亿元，用于西藏的非物质文化遗产保护工作，使一批亟待抢救的西藏非物质文化遗产项目得到有效保护与传承。截至目前，已累计收集记录稿10万余篇，录音带、录像带近2000盒（盘），照片4．5万余张，各类非遗项目1000余项，初步摸清了全区非物质文化遗产的种类、数量与分布状况。除藏戏、格萨尔被列人联合国人类非物质文化遗产代表作名录外，藏族唐卡、藏医药等76个项目入选部级非遗名录，68名代表性传承人入选部级传承人名录，158部珍贵古籍人选国家珍贵古籍名录，323个项目入选自治区级名录，227名传承人入选自治区级传承人名录，以及814项县级非物质文化遗产保护项目，涉及了民间文学、传统音乐、传统美术、传统技艺、传统舞蹈、传统戏剧、曲艺、体育游艺与杂技、传统医药、民俗等10个种类，涵盖了非物质文化遗产包含的所有资源种类，利用数字化保护西藏文化遗产取得了一定的成果。

1．3存在问题

对于文化遗产数字化保护与传播，基本上是利用数字技术保护与传播文化遗产的理念已经由理论探讨逐渐走向实际建设。数字技术将为文化遗产保护与传播带来巨大的推动力，甚至改变文化遗产保护与传播的方式，这已成为世界的共识。国内外众多专家们的研究也确实取得了巨大的成就。但是综合分析就会发现，目前西藏文化遗产保护与传播的最大问题是没有产业推动，有数字技术支撑，但是没有相应的产业支持，保护与传播割裂。西藏的文化遗产的数字化保护与传播更注重保护。文化遗产的保护和传播功能相互分离，各自为政。要想解决上述问题，必须依靠文化产业的巨大推动力。文化遗产的保护与传播是不可分割的两个方面，必须借助数字技术，推动保护与传播两个平台的建设和发展。

2依托数字技术的文化遗产保护与文化产业发展探索

2009年7月，文化产业专项规划———《文化产业振兴规划》由国务院常务会议审议通过。这是继钢铁、汽车、纺织等十大产业振兴规划后出台的又一个重要的产业振兴规划，标志着文化产业已经上升为国家的战略性产业。国家重点推进的文化产业包括：文化创意、影视制作、出版发行、印刷复制、广告、演艺娱乐、文化会展、数字内容和动漫等。重点在以下几个方面：

2．1文化遗产保护平台建设

在文化遗产保护平台建设中，平台借助网络与虚拟现实技术，使文化遗产的保护与展示有了质的飞跃。虚拟现实技术结合了计算机图形学、多媒体技术、人工智能技术、多传感器、网络技术、并行处理等领域的最新成果，为人们更真实的体验虚拟世界提供了有效的方法和手段。由于实时的三维空间表现力、人机交互式的操作环境以及给人带来的身临其境感受，虚拟现实正逐渐成为虚拟文化遗产最理想的辅助展示工具。另一方面，运用虚拟现实技术，平台可以以任何可能的方式直接与参观对象进行交互，将更有助于参观者理解和感受文化潺潺的功能、形态、空间、色彩关系乃至氛围效果以便做出相应客观、直观、综合体验性的评价。这是其他传统方式无法比拟的先进展示方式，虚拟现实也为参观者参与文化遗产发掘与保护的过程提供了极大的方便。从而，利用虚拟文化遗产、虚拟环境的“真实性”真正满足现代参观者个性化需求。

2．2文化产业发展

信息技术，尤其是网络和3G，使文化遗产以数字化资源的形式保存起来，可以开发成不同的数字产品，可以以任何可能的方式直接与用户进行交互，将更有助于用户理解和感受文化遗产的功能、形态、空间、氛围效果乃至文化内涵、历史背景，满足了广大人民群众日益增长的文化需求。现代虚拟制造技术等数字技术的应用正在改变传统制造业、物流业及营销市场的固有模式，越来越成为产业结构性升级的支撑技术力量，这正是西藏旅游产品市场急需进行的改革重要问题。虚拟制造技术（VirtualManufacture）产生于上世纪90年代，是以计算机技术迅速发展为基础的一种全新的制造体系和模式。虚拟制造必将不断的扩大应用范围，为更多的企业带来更多的经济效益。虚拟制造强调制造系统运行过程的计算机化，与实物产品的实际制造系统有着明显的区别。虚拟制造涉及到多个学科和技术领域，对制造的各环节，包括产品的设计、加工、装配，乃至企业的生产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。虚拟制造是数字化形式的制造系统，不仅包括了产品的设计、加工、生产装配，还包含了对企业生产活动的管理与控制，是对实际生产制造的动态模拟。其企业管理模式基于Intra－net或Internet，生产过程各环节具有高度的并行性。虚拟制造技术的开发应用对于西藏文化旅游产品的意义重大，将会促进西藏文化元素的旅游产品的研发、设计、制造，加速特色旅游产品的研发制造，从而促进西藏文化旅游相关产业的协同发展。西藏文化遗产的保护平台建设与民族文化产业发展相互依存，不能割裂开来实施。保护平台会为文化产业发展提供内容支持，而文化产业发展会将保护平台产生的内容进行加工和产业化，获取巨大的社会效益和经济效益，提供盈利模式，反过来支撑保护平台的建设。

3基于数字技术的文化遗产保护与产业发展的重要意义

3．1促进西藏文化遗产的保护与传承

依托数字技术的文化遗产保护与产业发展改善了西藏文化遗产的保护手段，根据对文化遗产掌握的资料，利用各种虚拟仿真技术，还原已经被破坏的历史文化遗产及亟待保护的文化遗产，以数字化、信息化的方式保存下来，真实完整保存重要数据、结构、布局等信息，达到以数字化技术精确再现原貌的目的，提高了文化遗产的展出率和改善展示效果，方便了信息的流通和提取。甚至能根据考古研究数据和文献记载，模拟地展示尚未挖掘或已经湮灭了的遗址、遗物。

3．2促进西藏文化遗产的传播

文化遗产保护与传播平台借助现代信息技术，把继承与创新有机统一，继承和弘扬西藏文化传统，深入挖掘西藏民族文化资源，采用先进的科学技术手段进行产业化和传播，使其与当代社会相适应、与现代文明相协调，在新的环境继续发扬光大。文化遗产保护与产业发展实现文化与科技的融合，用科技手段强化文化产品的艺术表现，拓展传播渠道、提高传播效率，为人民群众提供民族文化产品，最大限度地满足他们日益增长的多样化、多层次、多方面的民族文化需求，提升民族文化软实力。

3．3促进体制、机制创新

文化遗产保护与产业发展不可能由传统体制、机制运行完成。必须依靠众多科研、教学机构，构建充满活力、创新开放、利于文化科学发展的体制、机制，才能推动西藏文化资源的整合和结构调整，才能跨地区、跨行业、跨所有制、跨媒体发展。文化产品将服务于公共博物馆、纪念馆、图书馆、青少年宫、美术馆、文化馆科技馆、群众艺术馆等公共文化事业机构，并且会促进这些机构的发展。文化遗产保护与虚拟制造等先进数字技术的应用必将是对西藏文化产业链的重组和再造，将为西藏文化体制改革做出有益地探索。

3．4促进西藏文化旅游良性发展

2009年，西藏旅游总人数达到556万人次，2012年西藏共接待游客1058．4万人次，实现旅游总收入126．47亿元。据调查表明，目前拉萨旅游产品市场在售产品80％以上来自于义乌、云南、成都、湖北、尼泊尔等地。市场产品鱼龙混杂，缺少高档新颖吸引游客的旅游产品和高档工艺品。其根本原因是：本地旅游产品品种单一、设计理念落后、加工质量粗劣、产品成本过高，市场竞争力不足，面对如此庞大的旅游群体，其每年直接经济损失超过5亿元。因此，利用西藏得天独厚的文化资源，开发出具有特色的新颖旅游产品是我们的当务之急。通过虚拟制造等数字技术的应用和产业化退关，开展西藏文化特色旅游产品设计和产业化示范，迅速提高旅游产品的质量，改进创新设计理念，发展加工业的规模，改变传统的生产经营模式，将有利于西藏文化与旅游产业长远发展，提高西藏文化影响力，为西藏的文化、旅游和经济长期发展产生深远影响。

4结语

党的十六大以来，西藏文化事业发展取得显著成绩，文化建设开创了新的局面，进入了新）的阶段。今后一个时期，是经济发展的战略机遇期，也是文化发展的战略机遇期。要顺应文化产业发展战略，利用数字技术推动西藏文化遗产的保护与产业化开发，推动西藏文化产业发展，促进产业升级换代，利用产业化的推动力促进西藏文化遗产的保护和传播，使文化遗产的保护和传播相生相济、相得益彰。要着眼群众需求、根植传统历史文化、利用现代科学技术，努力追求文化创新，为推动社会主义文化大发展大繁荣贡献智慧和力量。

作者:王明磊 单位:西藏羌盛文化传播有限公司

参考文献

〔1〕彭冬梅．面向剪纸艺术的非物质文化遗产数字化保护技术研究［D］．浙江大学，2008：6－8．

〔2〕鲁东明，刁常宇，刘德智．文物数字化技术与应用．第二届中华文化遗产数字化及保护研讨会，2005：27－36．

〔3〕覃京燕．文化遗产保护中的信息可视化设计方法研究［D］．清华大学，2006．

〔4〕刘云山．反映伟大时代历史巨变，描绘人民群众精神图谱，创作更多思想性艺术性相统一的文学精品［J］．中华诗词，2010（1）：33－38．

虚拟制造范文篇3

关键词：计算机虚拟制造；焊接工艺；仿真设计

虚拟制造技术的发展是计算机技术快速发展的产物，充分运用计算机模型对产品的性能、功能与可加工性进行充分分析，从而对制造知识进行系统化处理，对所需要处理的制造工程进行全面建模，通过计算机的仿真设计来达到制造活动的良好评估设计，在输变电铁塔开发中具有重要的应用空间。

1计算机虚拟制造焊接技术

在目前社会的发展过程中计算机技术得到了快速地发展，在产品设计、工艺设计、制造与信息管理等各个领域制作业的发展中都得到了快速地推广与使用。计算机辅助制造焊接技术即CAW能够充分运用计算机进行焊接结构与接头的辅助设计，运用计算机辅助制定焊接工艺计划，并运用计算机管理软件辅助管理焊接工艺过程[1]。虚拟焊接综合仿真实训系统是新一代环保、节能、通用型操作技能实训与评价平台。本产品采用分布式仿真实训技术、虚拟现实技术、微机测控技术、声音仿真技术及计算机图像实时生成技术。在不需要真实焊机的情况下，通过仿真主控系统、位置追踪系统、声效显示系统和评定系统将焊接演练过程中焊枪的位置、速度、角度、操作信息等进行采集处理，并实时生成虚拟焊缝[2]。系统将仿真操作设备、实时3D技术及WM-VR渲染引擎相结合，演练过程真实，视觉效果、操作手感与真实一致。在焊接演练的过程中，操作人员能够看到焊接电弧以及焊液从生成、流动到冷却的过程，同时可以听到相应的焊接音效。焊接工艺的进行需要充分运用到传热、冶金、高温电弧物理与力学等多个层面，是材料加工领域中研究的热点内容，焊接工艺要求在极短的时间内完成，为了促进焊接达到良好的效果，需要建立一个精准的物理模型对焊接过程进行仿真与模拟，与计算机技术进行充分结合能够有效达到这一目的，充分分析焊接过程中的残余应力与热应力反应，以及对结构构件所产生的影响作用，从而对焊接过程进行精确化地控制，最终基于计算机技术的充分运用达到焊接工艺的自动化与可控化发展[3]。

2计算机虚拟制造焊接技术在输变电铁塔开发中的运用

2.1目标设置。目前，由于电网建设快速发展，特别是特高压等级电网投入运行，输、变、配电设备和技术发生很大变化。电网铁塔特强钢施工和检修焊接急需培训大量金属技术监督人员，确保电网铁塔焊接质量。在确保培训质量的前提下，降低培训成本、减少培训时间是当前的迫切需要。输变电铁塔模拟焊接软件是通过开发研制包括模拟焊接硬件包括头盔、焊枪、试件、外显示器等、主机、模拟焊接软件、技术文件、使用手册和软件备份等四部分的一整套模拟操作装置，既可实现焊接操作模仿练习中钢材、焊材等物资的零损耗，又可对模仿练习中动作的准确度和稳定度进行科学的评价，从而达到节约培训成本、提高培训效果的目的。2.2虚拟制造焊接技术项目内容。输变电铁塔模拟焊接软件是由模拟焊接硬件、模拟焊接软件、使用手册和软件备份四部分组成。模拟焊接硬件又细分成模拟焊接头盔、模拟焊接试件、模拟焊枪、模拟焊接外显示器和主机。输变电铁塔模拟焊接软件工作原理是：训练者佩戴一个带有立体视觉的头盔，抓握一支带有三维定位功能的模拟焊枪，将模拟焊枪沿着模拟焊接试件组成的焊道作出模拟焊接动作。训练者能在头盔的视觉部分体验到逼真的三维模拟焊接环境，同时模拟焊接软件根据训练者的焊枪动作以及焊枪与模拟焊接试件的距离变化，反馈信号生成不同的数据组建不同的焊接电弧、焊接熔池状态，并将上述状态显示在模拟焊接头盔的视觉部分，于是建立起人机间的“交互式虚拟现实世界”。每个工位需配备真实的焊接设备，且不少于一套原装电焊钳、气保焊枪、焊具组合件等。模拟训练为分级训练模式，分为基础训练、初级训练、中级训练、高级训练考核四个等级。输变电铁塔模拟焊接软件的仿真模拟焊接过程，具有“沉浸-交互-构想”三个基本特征，以虚拟现实技术创造虚拟环境，特别强调参与者身临其境的沉浸感，同时操作者与虚拟环境之间可以有多维信息交互作用，从定性和定量综合集成的虚拟环境中，可以获得对实习对象的感性和理性的认识。输变电铁塔模拟焊接软件在训练者训练过程中，存在一个仿真教师作为向导，示范最佳的焊枪动作包括焊接速度，焊枪与工件距离和角度等。因此，通过项目研究可以实现以下目标：提高训练中动作的准确度和稳定度，缩短焊接培训周期；在不消耗钢材和焊材情况下，体验现场环境实际焊接的过程，并掌握操作要领和技术规范，大大降低培训的原材料成本包括试板、气体、焊材等耗材费用；清洁安静的培训环境，提高学习效果，无人身安全风险。2.3虚拟制造焊接技术项目方式。焊工安全操作之前需要充分掌握常用焊材的介绍、焊缝符号、焊接方法介绍、焊条、焊丝知识、焊接用气体知识与焊接电源、电流、电压知识等。还包括金属学与热处理知识、金属工艺学、焊接冶金过程、防火与防爆、识图知识与船体建造工艺等。在焊条电弧焊实作中能够进行焊接设备选用与维护、掌握金属熔焊原理与气体保护焊工艺、埋弧焊工艺、气焊与气割实做方式、焊接检验与焊接标准等。引弧、收弧、能够真实的模拟焊接过程中的各种参数设置，如引弧、收弧、直线运条、直线往返运条、锯齿形运条、月牙形运条、正三角形运条、斜三角形运条、圆形运条的各种手法，并能体验操作手法中的各种力量反馈感，电弧、明暗场、飞溅、焊缝、声效表现逼真，该系统可进行多角度、全位置焊接演练。采用VR虚拟现实头戴式显示器进行虚拟场景展现，分辨率：单眼：不低于1200×1080、刷新率：不高于90fps、动作可捕捉。空间不少于1.5m×1.3m×2.0m，同时配备ViveVR无线操控手柄与精确的SteamV定位技术配合系统进行焊接操作。回放展厅：记录并回放操作过程，重现操作结果，便于充分分析具体的焊接过程。使得操作人员更加清楚的了解焊接训练当中的问题，有助于提高焊接效率。同时提供不低于5种的模拟实训场景，如港口工况场景、工程机械维修焊接、工厂工况、石油管道焊接、船仓焊接等。通过真实的焊板、焊枪、焊具进行焊接教学，系统采用声音、光、文字等提示内容，并采用标准图形示范包括焊接位置、焊枪角度、焊枪与工件的距离和角度等及语音提示帮助操作人员校正操作姿势和手法，辅助指导培训过程与应用。提供多种虚拟的焊接环境，同时根据客户需求定制专属的焊接场景。对相应焊枪的功能特性及主要应用领域进行了文字形说明，同时通过视频形式展示了模拟操作方式。使理论知识体系和焊接任务体系在训练过程中更加人性化的融合起来。具有焊接电流、电压、焊丝直径、气体流量等参数调节功能。虚拟焊板上生成的焊疤状、鱼鳞状与真实的焊疤相符。生成的焊迹能够表现出熔化过程和冷却过程，并伴随相应的光学效果。可选择不同厚度，不同母材、不同种类焊接接头，如对接平焊焊板、对接横焊焊板、角接接头、立焊焊板、仰焊焊板、管管对接以及管板对接接头。配合3D立体视觉头盔，训练者可以更加真实的看到焊接过程的3D场景，以及实时的火花飞溅和熔滴效果。同时系统可以追踪头部姿态控制主视角和主画面，让操作人员获得身临其境的感受，沉浸在虚拟现实环境中，真正融入训练过程。提供多种虚拟焊接试板包括平板拼接、T型接头、坡口板拼接、管板拼接、管管拼接等。2.4虚拟制造焊接技术项目技术指标。在具体的训练过程中要求训练人员掌握正确的模拟头盔与模拟焊接试件等操作技术，具体表现在以下几点。模拟头盔。操作者佩戴后可以在视觉中看到：体验现场环境、焊枪、焊条、焊丝、焊接试件、焊接电弧、焊接熔池。模拟焊接试件。模拟焊接试件应满足组成各种输变电铁塔焊接接头，并符合空间位置的要求。模拟焊枪。模拟焊枪应与实际焊枪外形、尺寸及重量接近。操作者抓握模拟焊枪，在模拟焊接试件上做出与实际焊接接近的仿真模拟焊接动作。模拟焊接外显示器。模拟焊接外显示器是同步显示操作者训练时佩戴的模拟焊接头盔的立体视觉图像，应满足同步、一致的要求。模拟焊接软件。模拟焊接软件是在上述4个模拟焊接硬件中运行的程序。在训练过程中，操作者在立体视觉里清晰地观察到：电弧引燃前，模拟焊接试件、模拟焊枪以及二者的空间距离随着模拟动作而变化；电弧引燃后，电弧燃烧情况、焊接熔池的状态变化随着焊枪的动作而变化；电弧熄灭后，随着不同的操作动作得到的逼真的焊缝影像；全过程中，存在一个仿真教师作为向导，示范最佳的焊枪姿态包括焊接速度、焊枪与工件距离和角度等。训练过程中，模拟焊接外显示器的图像与训练者视觉始终保持同步。

3结束语

虚拟仿真焊接训练相比较真实的焊接，虚拟仿真的培训时间更短，效率更高。通过训练养成好的习惯同时养成肌肉记忆，虚拟防护培训浸入感强，容易激发操作人员的兴趣，增强安全系数的同时不耽误一线的生产任务，污染减少，节约成本降低浪费，减少试板、电、焊材等的消耗，提高人身安全，规避焊接安全风险，实现循序渐进的学习，相较传统的培训方式更加系统，实现对焊缝的实时评估，提高焊接训练的实际作用。在输变电铁塔项目开发中具有重要的应用空间。

参考文献：

[1]尚校.数字化虚拟制造技术助推焊装工艺规划体系发展[J].汽车工业研究，2016（1）：46-48.

[2]王志兵，李杏清.电子SMT虚拟制造技术的研究[J].电子技术与软件工程，2016（11）：140-140.

虚拟制造范文篇4

虚拟制造的本质是以计算机仿真技术为前提,对设计、制造等生产过程进行统一建模,在产品设计阶段或产品制造之前,就能实时地并行地模拟产品的制造全过程及其对产品设计的影响,预测产品的性能、成本和可制造性,从而有助于更有效、更经济灵活地组织生产制造,以达到产品的开发周期和成本的最优化、生产效率的最高化等目的。

1虚拟产品性能的分析

1.1产品的性能

通常所说的产品性能,实际上是指产品的功能和质量两个方面。功能是构成竞争力的首要要素。用户购买某个产品,首先是购买它的功能,也就是实现其所需要的某种行为的能力。质量是指产品能实现其功能的程度和在使用期内功能的保持性,我们把质量定义为“实现功能的程度和持久性的度量”,使它在设计中便于参数化和赋值。因为用户对产品的要求是从性能出发的,是设计的起点和完成的标志,性能特征应当成为整个设计过程的基本特征,或者称为由性能需求驱动的设计。而制造则是通过工艺特征实现功能特征和质量特征所依附的几何特征和材料特征。产品开发研究如何从性能特征到几何特征、材料特征和工艺特征的映射。对于一个性能上的需求,可以由多个结构、多种材料、不同的工艺来实现。性能分析就是用必要的方法去检验或验证结构、材料和工艺是否实现了求解的性能及其实现的程度。在产品开发各阶段,通过一定的准则和标准对产品进行全方位的、实时的性能分析,并及时将分析评价结果反馈给设计环节,使产品各性能在一定程度上得到协调优化,并根据产品综合性能最优化原则选择一个设计方案予以实施,使开发出来的产品达到用户(设计者)所追求的最佳性能组合。

1.2虚拟制造中产品的性能

虚拟制造是产品从概念设计到投入使用的全过程在计算机上构造的虚拟环境中的“虚拟”实现,是产品开发的实验床。其目标不仅是对产品的物质形态和制造过程进行模拟和可视化,而且是对产品的性能、行为和功能以及在产品实现的各个阶段中的实施方案进行预测、评价和优化。开发符合用户需求的全性能优化的产品是虚拟制造的根本任务之一。

虚拟制造“生产”的虚拟产品(VirtualProduct,VP),具有真实产品所必须具有的特征。通过对VP实时性功能的仿真,设计人员或用户能够像对待真实产品一样移动、碰撞、使用VP,在生命周期的各个阶段对VP性能进行各种实时分析,如有限元分析、人机工程分析、干涉分析、加工过程分析、装配分析等。通过分析、修改,使产品达到整体性能优化。这能使用户和制造商更快、更全面、更真实地了解想象中的产品。VP将成为最为流行的信息交流方式,完全交互式的VP正在替代销售手册、安装手册、甚至是维护手册,使顾客和设计者在决定购买和制造之前能够首先看到并了解产品的先进性

2虚拟产品全性能模型

当今机械产品功能日益增强,结构日益复杂,产品性能涉及多个领域。这使产品性能分析工作变得日益复杂。因此有必要建立产品全性能模型来描述产品性能及其产品各性能之间的关系,进行性能综合分析评价。在虚拟产品开发中,用面向对象的方法构造具有层次结构的产品全性能树,结合产品树一起对产品性能进行分析。

2.1产品全性能树

产品性能包括技术性能、经济性能、实用性能和社会性能等四个主要方面。

技术性能产品技术性能包括产品可加工性、可装配性、结构与工艺性等。

使用性能产品工作性能、产品质量、人机工程等。

经济性能指产品上市时间,设计制造费用。

社会性能考虑使用产品时对人体健康的影响、对环境的污染、资源的利用,满足绿色制造的要求。

2.2产品结构树

为了满足对产品全方位的分层次、分阶段的性能分析的需要,设计者首先要确定产品的层次结构,按照产品系列、整机、零件、部件和特征等建立产品树。

结构属性层

对机械产品进行性能分析时,其对象可能是零件、部件、组件或整机。每个对象都有其上一级的结构所属层。对于零件而言,其上一级结构所属层即为该零件装配所属的部件。对部件而言,其上一级结构所属层即为该部件装配所属的组件。这种所属关系逐级向上,直到整机。整机的结构所属层,即为该机的使用条件与环境。在进行性能分析时,首先应该清楚分析对象所处的结构层的位置,从而明确与分析对象相关的环境约束因素。

性能属性层

性能属性层主要反映设计对象在整个产品实现过程中的性能。要得到有竞争力的产品,设计对象在性能属性层的因素至少应该包括如下一些方面:设计对象的功能性、制造工艺性、经济性、资源利用率、人机适应性、使用安全性、质量可靠性、环境友好性、易于服务维修及回收利用等。传统设计中,对于人机适应性、环境友好性、服务维修方便性以及可回收利用性往往没有给予足够重视,从而影响了产品的竞争力。产品全性能树就是对产品性能的分类归纳总结,其目的是为了便于性能分析评价工作的进行。

结构属性层与性能属性层的关系

结构是性能的载体,性能是结构的反映。但是同一设计对象在整机结构层的位置并不一定完全对应于该对象在整机性能层的位置。一个具体对象在整机性能层中的位置,取决于它对整机性能的影响程度。而不是它在整机中的结构位置。

整机的某一特定性能可以由全部结构对象反映,也可以由某些结构对象反映。如汽车整机的经济性是由所有组成件的经济性来反映。而汽车的安全性却并非与其所有组成件有关。

结构属性层中,隶属关系是下层属于上层;而性能属性层中,隶属关系则是上层属性取决于下层属性。于较低结构层位置的零件,当其失效后,将引起其所有结构上层。如汽车制动系统中制动摩擦片这一位于较低结构层位置的零件,当其失效后,将引起所有结构上层(如制动系统、底盘)直至整机(整个汽车)在制动性能这一性能属性的失效。

虚拟制造范文篇5

随着经济的全球化与信息的社会化，市场竞争日益激烈，产品竞争已经由传统的价格竞争转化为技术含量的竞争，高科技产品成为市场的主流，创新成为企业发展的灵魂。为了适应新的市场变化，企业必须以最快的上市速度、最好的质量、最低的成本和最优的服务来满足不同用户的需求。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，对市场需求的变化做出快速反应。为此，探索新的设计制造方法是企业生存的最重要手段。

随着信息技术的迅猛发展，出现了一些先进的设计制造技术，现代设计制造技术的发展方向就是不断吸收现代科学技术，实现设计制造技术的数字化、功能化、智能化和网络化。虚拟技术已成为当今最活跃的制造业设计技术，它的发展，促进了虚拟制造(VitrualManufacturing)的形成和发展，为机械产品的设计、加工、分析以及生产的组织和管理提供了一个虚拟的仿真环境，从而在计算机上“组织”和“实现”生产，在实际投产前对产品的可制造性等方面进行评估，保证一次成功生产，从而降低生产成本，减少上市时间，快速响应市场，提高企业竞争能力。

1虚拟制造的内涵及其分类

1.1虚拟制造的内涵

随着制造业技术的飞速发展，人们对制造的内涵也有了全新的、更全面的认识。制造是指按照市场需求，运用知识和技能、借助工具、采用有效的方法、将原材料转化为最终产品并投放市场的全过程。虚拟制造(VitrulaManufacturingVM)是指利用计算机模型和仿真来实现产品的设计和生产的技术，它以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术和高性能的计算机、高速网络为支持，在计算机上群组协调工作，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业各级过程管理与控制等产品制造的本质过程。“虚拟制造”虽不是实际的制造，但却实现实际制造的本质过程，它在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能通过模型来模拟和预估未来产品的形态、功能、性能以及可加工性等方面可能存在的问题，从而可以做出前瞻性的决策和优化实施方案，从而使制造技术发展到全方位预报阶段。虚拟制造是实际制造在计算机上的本质实现，它是各种计算机辅助技术面向产品全生命周期的集成化综合运用。

实际制造具有对物质、信息、能源进行转换的功能，即投人原材料、生产、信息、电力等能源，制造出所需的产品及与产品相关的信息。虚拟制造是将实际生产中的“物质”和“能源”信息化，针对实际生产系统中的信息及被信息化的“物质”和“能源”实现与实际生产在信息上的等价交换，虚拟制造虽然没有制造出实际产品，但却生成了有关产品的信息以及制造产品所需的信息。

1.2虚拟制造的分类

虚拟制造既涉及到与产品开发制造有关的活动，又包含与企业组织经营有关的管理活动。根据所涉及的范围及工程活动类型，可将虚拟制造分为三类：以设计为核心的虚拟制造；以生产为核心的虚拟制造；以控制为核心的虚拟制造。

1）.以设计为核心的虚拟制造。以设计为核心的虚拟制造将制造信息引人设计过程，利用仿真来优化产品设计，从而在设计阶段就可以对零件甚至整机进行可制造性分析，包括加工工艺分析、热力学分析、动力学以及运动学分析等。主要解决“设计出来的产品是什么样”的问题，以便对产品各方面性能进行仿真与评估；

2）.以生产为核心的虚拟制造。以生产为核心的虚拟制造将仿真技术溶人生产过程模型，以此来评估和优化生产过程，以低费用快速评价不同的工艺方案、资源需求计划、生产计划等。主要解决“这样组织生产是否合理”的问题，以便对生产过程进行仿真，对各个生产计划进行评估；

3）.以控制为核心的虚拟制造。以控制为核心的虚拟制造将仿真技术加到控制模型和实际处理中，实现基于仿真的最优控制。充分利用计算机的强大功能将传统的各种控制仪表、检测仪表的功能数字化，对生产线的优化等生产组织和管理活动进行仿真。主要解决“如何去控制”的问题。

2虚拟制造的特点

与实际制造相比，虚拟制造具有其本身的特点：

1）.虚拟性。虚拟制造不是真实的制造过程，不生产实际的产品、不消耗真实的材料与能源，是通过数字化手段来对真实制造过程进行动态模拟以实现制造的本质过程；

2）.基于数字化模型的集成。虚拟制造过程依赖于模型，涉及到的模型有产品模型、过程模型、活动模型和资源模型。通过这些数字化模型在计算机上的集成，实现对产品的设计、制造、测试、装配等操作，而不再做对传统的原型样机的反复修改；

3）.支持敏捷制造。由于整个过程的信息存储在计算机内，能够根据用户需求或市场的变化快速改型设计，快速投人生产，能够大幅度压缩开发新产品的时间、提高质量、降低成本；

4）.分布合作。借助于计算机网络，虚拟制造可使分不在不同地点、不同部门的不同专业人员对同一个产品模型同时工作，相互交流，实现信息共享，减少大量文档生成及其传递的时间和误差，从而使产品开发更快捷、优质、低耗地响应市场变化；

5）.仿真结果的高可信度。虚拟制造就是通过模型的验证、效验等仿真技术来检测设计出的产品或制订出的生产规划，使得产品开发或生产组织一次成功，所以它能真实地反应实际对象。

3虚拟制造的关键支撑技术

虚拟制造借助于虚拟环境中获取的各种信息，集成和综合了可运行制造的环境，用来改善从装配产品的概念设计到动态仿真的各个阶段。虚拟制造技术涉及面很广，如环境构成技术、过程特征抽取、集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成、多学科交叉功能、决策支持工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等。其中后三项是虚拟制造的核心技术。

3.1虚拟现实技术

虚拟现实(VirtualRealityVR)技术是美国JaronLanier于1989年首次提出的，该技术的内涵是由计算机直接把视觉、听觉和触觉等多种信息合成，并提示给人的感觉器官，在人的周围生成一个三维的虚拟环境。从而把人、现实世界和虚拟空间结合起来，融为一体，相互间进行信息的交流和反馈。虚拟现实技术或由它构建的系统，最重要的特征在于沉浸感(Immersion)，交互性(Interaction)和构想性(Imagination)。

虚拟现实技术综合利用计算机图形系统、各种显示和控制等接口设备，在计算机上生成可交互的三维虚拟环境。虚拟现实系统(VRS)由人机接口、软件技术、虚拟实现的计算平台等部分组成。利用VRS可以对真实世界进行动态模拟，通过用户的交互输人，并及时按输出修改虚拟环境，使人产生身临其境的沉浸感觉。

3.2建模技术

虚拟制造系统是现实制造系统在虚拟环境下的映射，是现实制造系统的模型化、形式化和计算机化的抽象描述和表示。虚拟制造系统的建模包括生产模型、产品模型和工艺模型。

(1)生产模型。可归纳为静态描述和动态描述两个方面。静态描述是对系统生产能力和生产特性的描述，给出产品设计方案的可能性；动态描述是对系统动态行为和状态的描述，进而预测产品生产的全过程；

(2)产品模型。产品模型是制造过程中，各类实体对象模型的集合。对虚拟制造系统来说，要使产品实施过程中的全部活动集成，就必须具有完备的产品模型，即产品模型描述的信息既包含产品结构、产品形状特征等静态信息，还包含能够进行干涉检查，各项性能分析等方面的动态信息，是能够通过映射、抽象等方法提取产品实施中各活动所需所有信息的模型；

(3)工艺模型。将工艺参数与影响制造功能的产品设计属性联系起来，以反应生产模型与产品模型之间的交互作用。工艺模型必须具备以下功能：计算机工艺仿真、制造数据表、制造规划、统计模型以及物理和数学模型。

3.3仿真技术

仿真就是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。由于仿真是以系统模型为对象的研究方法，借助于计算机的快速运算能力，可以用很短时间模拟实际生产中需要很长时间的生产周期，因而可以缩短决策时间，避免资金、人力和时间的浪费，并可重复仿真，优化实施方案。

仿真的基本步骤为：研究系统、收集数据一建立系统模型*确定仿真算法*建立仿真模型神运行仿真模型*输出结果并分析。虚拟制造系统中的产品开发涉及到产品建模仿真、设计过程规划仿真、实际生产过程行为仿真、装配过程仿真、检验过程仿真等，以便对设计结果进行评价，实现设计过程早期反馈，减少或避免产品设计错误。

4虚拟制造技术的现状分析

尽管虚拟制造技术近年来在国际上取得了迅速的发展，但是目前还缺乏从产品设计全过程的高度开展虚拟制造的研究，集中体现在以下方面。

4.1基于集成的数字化产品模型技术尚处于概念阶段

(1)CAD模型中的产品信息含量太低。CAD模型是在产品的设计过程中形成的，很多信息(几何的非几何的)需要记录在其中，它是重要的数据源。在虚拟制造中，很多分析模型需要从CAD模型中提取相应信息。然而目前的CAD模型主要是从几何实体的角度描述产品，远不能全面的描述产品，能够提供的共享信息太少；

(2)现有的CAD模型无法支持产品的概念设计。产品的全新设计要经过概念设计、详细设计、产品工艺规划及制造几个过程，而CAD模型只支持产品的详细设计；

(3)缺乏良好的产品信息重用机制。由于目前各应用软件间的产品数据交换主要是通过专用的数据接口来实现，这种转换也是同一问题数据的简单映射，无法实现模型间数据的自动转换和衍生，无疑增加了虚拟制造产品开发的复杂性。

4.2产品创新支持工具尚不充分

(1)缺少创新设计支持系统。产品创新设计是一门综合性科学，需要新技术、新材料、新工艺的支持。虚拟制造的环境为创新设计提供了很好的运行机制，但是还需进一步组织开发创新设计的支持系统；

(2)缺乏将知识与虚拟制造结合的工具。知识可以创造革新产品和新技术，产品创新注重知识。但是由于知识表达与组织的复杂性与重要性，如何将其与虚拟制造的数字化产品结合起来是一个有待解决的难题；

(3)缺少交互式外形设计技术与虚拟制造的集成工具。

目前，虚拟制造被认为是最有发展前景的产品创新技术。如何解决将有关产品整体定位、外观设计的交互式外形设计技术引人到产品虚拟制造中并与之有机地集成起来尚需进一步研究。

4.3产品数字化技术

(1)基于产品数据管理(PDM)与其他软件的集成问题。产品数字化的核心是PDM技术的应用，目前，出现了各种版本的PDM软件，但是缺乏标准，由此造成了PDM软件与其他应用系统的集成问题。在虚拟环境下，各专业、各部门人员基于同一产品模型协同工作，必须解决PDM与其他应用软件的集成；

(2)虚拟产品开发的产品数据组织体系。虚拟产品开发方式生成的产品数字样机的产品结构树既要反映产品设计阶段的构造层次结构、产品的装配顺序，还要反映生产流程，制造部门可以直接根据产品数字样机进行制造。因此，研究适合虚拟产品开发的产品数据组织体系是切实必要的；

(3)与数字化产品模型相关数据的组织和管理。

产品的数字化包括建立产品的数字模型及其相关的性能指标，包括结构分析、运动学分析、动力学分析、热力学分析的结果，为产品的定型提供理论依据，并对产品性能进行改造。如何有效地解决数据的组织和管理，使之有效地适合虚拟制造的需要是目前研究的热点。

4.4制造过程仿真建模方法和技术

基于物理模型的制造过程仿真技术已经得到广泛应用，但建模方法与建模技术仍未有突破性进展。

(1)虚拟加工工具有待完善。目前已有很多商品化软件可以进行“可加工性”评价，但虚拟制造还需研究开发大量的虚拟加工分析工具，如具有切削力分析功能的加工过程仿真系统等；

(2)虚拟装配的基础理论研究。虚拟制造对虚拟配中的公差分析与综合技术还缺乏理论基础，在模型的生成以及对ISO公差标准、形位公差的支持方面还存在很多问题，迫切需要解决；

(3)装配工艺规划的进一步研究。目前基于虚拟装配工艺规划的研究存在很大的局限性，主要是指:仅考虑沿坐标轴方向的平移，装配运动方式过于简单；偏重于几何计算，工程语意知识的利用有待加强；装配顺序的选择标准不够广泛和统一；

(4)虚拟测试技术研究。虚拟测试是成功运用“虚拟产品开发”技术的关键环节，也是必不可少的。当所有环节计算机化后，测试和效验环节就成为影响效率的重要因素。

虚拟制造范文篇6

关键词：虚拟制造；数控加工；加工周期；前期设计

制造业一直以来都是我国国民经济发展的支柱性产业，随着中国经济发展的逐步加快，制造业的弊端也逐渐体现出来，比如产品生产水平低、产品质量不稳定、生产产品的机械设备水平不及国际先进水平的10%；生产调度缺失，往往会出现产品分散、协调性差的问题；技术水平差，以往加工零件都是根据加工者的经验来试切，以检查加工的准确性和零件是否达到预期目的，这不仅延长了加工周期，还增加了成本；生产产品的设备老旧，生产工艺落后，人才储备不足，导致企业的发展缓慢。为了解决这一系列问题，我们将虚拟制造技术运用到了产品的前期设计、加工中来。

1虚拟制造的技术及特点

虚拟制造技术指的是产品在成批量加工前，不需要制作实物样品，而是运用计算机模拟软件，比如CAD/CAM/CAE技术等建模软件来完成产品的虚拟加工制造，并检验产品各个机构零部件间的装配关系是否合理，NC加工路径是否有撞刀或过切的现象。如果有错误的，则可以及时反馈并在软件中修改、更正，重新修改零件加工路径以及零件整体的装配尺寸，从而符合要求。这一系列工作都可以在计算机中进行，因此，可以运用互联网完成。通过虚拟制造技术可节省时间，缩短产品的设计周期，从而控制成本，大大提高了产业在同行业中的竞争力。

2虚拟制造相对数控加工的过程

虚拟制造的第一步就是了解工作的目标是什么，要整体了解客户的需求，所需产品的要求，细心听取客户意见并整理归纳，总结出产品的外形结构、功能特征、性能要求。从而进行后期的产品虚拟设计、工艺安排、产品零部件设计、机构后期装配、虚拟运行等。经过客户的反复验收，直至获得客户的认可后，方可进行实物制作。虚拟制造首先要设计的是最基本的零部件，对于零部件的设计，通常我们都会优先选用标准件，这样会大大缩短设计时间，也使设计的产品有极高的通用性。一般情况下，优先进行齿轮齿条、链轮、螺栓螺母、切削螺纹的设计，后进行一些独立零件机构的设计，从而完成某种特定的运动方式，达到预期的工作目标。这些都可以采用国家标准，运用标准的理论公式、参数不断修改，并运用有限元分析、边界元检查、实验检查等方法，完成虚拟制造中的计算机标准设计和多次优化更改。由于设计的零部件都是用的国标和图集的最高基础标准，所以，为今后的维修、更换提供了保障。对于每个零件，都是经过标准设计的，已经满足强度、韧性、疲劳强度、静态平衡和动态平衡等要求，形成的各种零件的外形、用途、行为意图等属性的结果满足性能要求后，再经过外形的美观设计，确定表面颜色、纹理渲染，产出最终成品模型。虚拟设计由虚拟制造设备来完成，此处的虚拟设备就是一个模拟的数控加工仿真设备，以上的零部件都是由这个虚拟的数控加工设备来完成制作的，且大多数独立设计的零部件机构都需要加工制作。对于加工零件的设备，可在虚拟的设备中体现设备的功能特征和形态特征，比如数控机床的工作主轴转速、进给速度等。对设计的零部件先采用CAD、Solidworks、Pro-E、UG等软件进行外观设计，再将各个机构分解成每个零部件，比如链轮机构分解为主动链轮、从动链轮、链条、主轴、从动轴等，然后将各个零件分别放入虚拟的数控设备，确定好基准坐标，依照坐标的变换关系完成动作的运行。运动模块具备了虚拟的数控设备的各种运动功能，虚拟数控机床由外部输入的数据控制，设备对数据进行分析处理，并输出相对应的控制运动参数，控制相应的几何模块的位置变换和运动，实现模拟的物理设备加工运行。依托各个模块设备的运动数据支配相对应的运动系统，每个模块都以规定好的数控参数运动。具体而言，应先确定原始坐标基准、加工坐标基准、机床原点、加工原点，并依据数控铣刀插补的原则，确定铣刀转速、走刀速度、加工距离，根据不同的数控加工系统原代码编制圆弧刀路、直线刀路、抛物线刀路插补规则。虚拟的数控加工可以很好地检查和避免加工工艺中的工装夹具、加工刀具和被加工工件在加工过程中出现的碰撞。在试驾加工前，先进行虚拟加工，确定不会存在撞刀损坏机床和零件过切的情况后，方可进行实际加工。对于加工使用的虚拟的数控设备，应严格控制主轴的快慢转速、正反转向、单轴运动、多轴联动、换刀等。产品加工过程如图1所示。图1产品加工过程基于以上虚拟制造的数控加工的方式，形成了一整套虚拟三位加工系统，此系统由虚拟的数控加工系统驱动，把机械零部件从毛坯的形式装换成成品。此过程全程在计算机系统中运行。设计者全程监控零件加工过程中的撞刀和过切现象以及后期的成品装配，从而评定零件机构生产的可行性。此外，还可以为数控加工的学员提供直观的学习过程，避免在实际操作时的误操作损坏设备。3结束语随着中国经济的不断发展，企业对虚拟制造技术的需求越发重视。虚拟制造引入数控加工大大提高了企业的发展速度。

通过虚拟的设计和制造，缩短了实际加工中的加工时间，大大缩短了设计周期，节约了成本，提高了经济性，数控加工技术的虚拟制造引入有效促进了我国在现代科学技术方面的快速发展。虚拟制造的出现让我国在工业方面的发展紧追全球化经济的脚步。基于虚拟制造的创新发展，必定会对我国的制造业发展产生更加深远的推动。

作者:林柔红 单位:广东省城市建设高级技工学校

参考文献

虚拟制造范文篇7

关键词：现代集成制造系统，并行工程，虚拟制造，分布式网络化研究中心

引言

信息技术的发展引起的革命使我们进入了信息时代。信息革命不仅引起人们的思想观念、生活方式的变化，而且导致了生产方式和制造哲理的巨大变化，可以说近十年来提出的新的制造哲理都离不开信息技术提供的支撑，以信息化制造技术为代表的先进制造技术正使制造业处于重要的历史性变革时期。多年来，我国的综合国力不断增强，入关在即，市场竞争十分激烈，国内市场已从卖方市场转化为买方市场，而且正在迅速成为国际市场的一部分，许多大中型企业在竞争中处于不利地位，甚至破产、倒闭。本文结合我国国情，通过分析现代集成制造系统与先进制造技术的关系，论述了我国现代集成制造系统的技术构成和发展策略及途径，希望为我国制造业的发展做些有益的探索。

现代集成制造系统的含义与定位

现代集成制造系统（ContemporaryIntegratedManufacturingSystem）是计算机集成制造系统新的发展阶段，在继承计算机集成制造系统优秀成果的基础上，它不断吸收先进制造技术中的相关思想的精华，从信息集成、过程集成向企业集成方向迅速发展，在先进制造技术中处于核心地位。具体地说，它将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结合，通过计算机技术使企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化，达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。从集成的角度看，早期的计算机集成制造系统侧重于信息集成，而现代集成制造系统的集成概念在广度和深度上都有了极大的扩展，除了信息集成外还实现了企业产品全生命周期中的各种业务过程的整体优化，即过程集成，并发展到企业优势互补的企业之间的集成阶段。

现代集成制造系统的研究范围应该介于国家攀登计划和国家攻关计划之间。与攀登计划研究项目相比较，它更注重成果的应用性，尽可能将技术产业化，并推动我国制造业的现代化进程；与国家攻关计划相比较，它更注重解决我国制造业发展中的关键的共性问题、前瞻性问题和示范性问题【1】。

现代集成制造系统的技术构成

图1现代集成制造系统的技术构成

先进制造技术（AMT－AdvancedManufacturingTechnology）作为一个专有名词至今还没有一个明确的、一致公认的定义。通过对其内涵和特征的研究，目前共同的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称【3】。它具有如下一些特点：

从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要；从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥；从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节；从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量；从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。通过对先进制造技术的定义和特点的分析我们发现，现代集成制造系统拥有先进制造技术的绝大部分特点，只不过先进制造技术所涉及的的范围要比现代集成制造系统大，因此通过对先进制造技术的综合考察，我们提出了一个现代集成制造系统的技术构成模式。如图1所示，即在先进制造技术中，现代集成制造系统在吸收计算机集成制造系统的优秀成果的基础上，继续推动并行工程、虚拟制造、敏捷制造和动态联盟的研究工作深入进行，并不断吸收先进制造技术中的成功经验和先进思想，将它们进行推广应用，由此使现代集成制造系统成为先进制造技术的核心，具体说明如下：

1、并行工程（CE－ConcurrentEngineering）：

并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。它要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。为了达到并行的目的，必须建立高度集成的主模型，通过它来实现不同部门人员的协同工作；为了达到产品的一次设计成功，减少反复，它在许多部分应用了仿真技术；主模型的建立、局部仿真的应用等都包含在虚拟制造技术中，可以说并行工程的发展为虚拟制造技术的诞生创造了条件，虚拟制造技术将是以并行工程为基础的，并行工程的进一步发展就是虚拟制造技术。同时，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技术支持下，将原来分别进行的工作在时间和空间上交叉、重迭，充分利用了原有技术，并吸收了当前迅速发展的计算机技术、网络技术的优秀成果，使其成为先进制造技术中的基础。

虽然并行工程在我国进行的研究工作中属于热点，也取得了一些成果，但是目前还存在以下一些问题：

(1)研究的广度和深度不够：虽然并行工程的研究工作已经广泛开展，但是无论从研究的内容上看，还是从研究的水平上说都明显存在差距。如：并行工程在成本和质量上的应用才刚刚起步，与供应商的集成问题还没有提上日程。

(2)与并行工程有关的技术实用化不够：在实用技术研究方面，目前还没有商品化软件诞生，而国外公司已经推出商品化软件（如：PTC的Pro-Engineering、CV的CADDS5）。

(3)并行工程的实施队伍不够：由于科研力量薄弱，在研究上还不能全面开花，并行工程的实施就更是难上加难了。而且，当前国内机械行业在激烈的市场竞争中经济效益不好，CAD/CAM技术还有待普及，全面实施并行工程还缺乏基本的物质基础。

由于并行工程所处的基础性地位及我国研究工作的不足，就决定了必须将它作为现代集成制造系统的基础性研究工作不断深入地进行。

2、虚拟制造（VM－VirtualManufacturing）：

虚拟制造利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防措施，从而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的【4】。

目前，虚拟制造技术已经在国外有所应用，例如：美国Boneing公司设计的一架VS-X虚拟飞机，可用头盔显示器和数据手套进行观察与控制，使飞机设计人员身临其境地观察飞机设计的结果，并对其外观、内部结构及使用性能进行考察；日本Matsushita公司开发的虚拟厨房设备制造系统，允许消费者在购买商品前，在虚拟的厨房环境中体验不同设备的功能，按自己的喜好评价、选择和重组这些设备，他们的选择将被存储并通过网络送至生产部门进行生产；美国CoventrySchoolofArtandDesign开发的虚拟原型制作系统，设计者在设计的初始阶段能够在计算机中构造虚拟原型并对此原型进行评价【6】。

国内的研究刚刚起步，主要集中在三个方面【7】：

（1）产品虚拟设计技术：

主要包括虚拟产品开发平台、虚拟测试、虚拟装配以及机床、模具的虚拟设计实现等。其中清华大学利用美国国家仪器公司的Labview开发平台实现了锁相电路的虚拟，机械科学研究院采用C语言和OpenGL进行编程初步实现了立体停车库的虚拟现实下的参数化设计，可以直观地进行车库的布局、设计、分析和运动模拟。

（2）产品虚拟制造技术

主要包括材料热加工工艺模拟、加工过程仿真、板材成型模拟、模具制造仿真等。北航与一汽用OPTRIS开发的板料成型软件已经基本能够模拟类似车门的中等复杂程度的汽车覆盖件和其他冲压成型件的冲压成型过程；沈阳铸造研究所开发的电渣熔铸工艺模拟软件包ESRD3D已经应用于水轮发电机变曲面过流部件生产中，其产品在刘家峡、李家峡、天生桥、太平役等7个电站中使用；合肥工业大学研制的双刀架数控车床加工过程模拟软件已经在马鞍山钢铁股份有限公司车轮轮箍厂应用，使数控程序现场调试时间由几个班缩短到几小时，并保证一次试切成功；北京机床研究所、机械科学研究院、东北大学、上海交大和长沙铁道学院等单位也研制出一些这方面的仿真软件。

（3）虚拟制造系统

主要包括虚拟制造技术的体系结构、技术支持、开发策略等。其中提出了比较成熟的思想并可能实现的是由上海同济大学张曙教授提出的分散网络化生产系统和西安交通大学谢友柏院士组建的异地网络化研究中心。

从以上的论述中可以看到国内外研究水平差距是很大的，而且由于虚拟制造技术既是并行工程的发展方向又是敏捷制造的核心，这就决定我们必须以它作为现代集成制造系统的中心技术，以带动相关技术的研究工作的进行，并使它们协同一致顺利地发展。

3、敏捷制造（AM－AgileManufacturing）：

敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路，它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平，是现代集成制造系统的发展方向。

自从1991年美国提出敏捷制造的思想后，美国政府就赞助许多研究单位开发实现敏捷制造的基础结构和工具，并鼓励在不同行业进行示范应用，目前已经取得了一定进展。例如：在遥测装置生产的敏捷制造示范项目中，它联合了加利福尼亚的圣地亚国家实验室、联合信号公司堪萨斯城分部和新墨西哥的圣地亚国家实验室以及机械主箱、印刷电路板供应商。通过联合弥补了单一企业资源不足的弱点，这一联盟的生产时间比单一企业的生产时间减少了50％，生产率提高显著。现在美国的很多大公司都参加了这一研究计划，在欧洲和日本等发达国家也纷纷成立了相应的机构，进行相应的研究和实施工作。我国专家从1993年就开始对敏捷制造进行跟踪研究，主要包括：实施敏捷制造的技术基础；虚拟公司的建立步骤及其体系结构和运行模式；虚拟公司的组织与应用等。与国外相比，这些研究工作只能算原则性的研究工作，距离实用还需要走很长的一段路。因此，在我国企业目前还不可能实现敏捷制造，但是从科学研究的角度看，我们认为需要在合适的条件下建立一个研究性的虚拟企业，加深我们对虚拟企业在实际应用中所遇难题的理解，即在实践中吸取有益的经验，为今后的发展作一定的技术储备。

4、绿色制造（GM－GreenManufacturing）：

绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废的整个产品生命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源的使用效率最高。绿色制造的提出是人们日益重视环境保护的必然选择，发展不能以环境污染为代价，国际制造业的实践表明，通过改进整个制造工艺来减少废弃物，要比处理工厂处理已经排放的废弃物大大节省开支。绿色制造的实现可以通过计算机仿真来达到目的，即它是虚拟制造的一部分。从可持续发展战略的观点看，绿色制造是必然选择，它将成为现代集成制造系统的一个重要的组成部分。

从以上的分析中我们可以看到：各种先进制造技术是相互关联、彼此交叉的，在先进制造技术这一大厦下，现代集成制造系统成为它的核心，并随着先进制造技术的不断发展而发展，即现代集成制造系统应该是一个动态的概念。

我国现代集成制造系统的发展策略

在市场竞争的推动下，先进制造技术发展十分迅速，新思想、新概念层出不穷，通过对现代集成制造系统与先进制造技术关系的分析，我们认为在制定我国现代集成制造系统的发展策略时，应该注重以人为本的思想，运用并行工程的哲理，使各种先进制造技术相互衔接、协调发展，并不断吸收先进制造技术的成熟成果，为先进制造技术在我国的广泛应用起到促进的作用。

目前，在美国并行工程已到了推广应用阶段，在虚拟制造方面也有商品化软件投入市场，在这方面我们存在巨大的差距，主要表现在：从研究工作方面看，科研经费紧缺，科研力量分散，科研成果难以推广应用，人才流失严重；从企业方面看，企业的整体素质不高，管理工作落后，科研能力薄弱，当面临国际竞争时大多难以为继，很难在现代集成制造系统方面花费过多，而且受企业人员素质的制约，一些先进的技术还不易取得立竿见影的实际效果，这些都影响了企业应用先进制造技术的热情；从国家政策方面看，虽然国家对制造业十分重视，但是，由于我国当前正处在改革过程中，多种机制同时运行，多方利益难以协调，在资金使用上往往顾此失彼，而且国家财政困难，也难以使用重金支持现代集成制造系统的研究。针对上述实际情况，我们提出下列解决方案：

（1）以企业需求为出发点，以“甩图板”工程为契机，大力普及CAD技术，帮助企业进行人员培训，提高企业人员的素质（其中包括技术水平、劳动态度、道德水平等），不断提高企业的管理水平，在计算机集成制造系统成功示范企业中及时推广并行工程，并适当宣传虚拟制造、敏捷制造等思想和技术，为企业的进一步发展提供坚实的基础。

（2）在政府方面，应发挥政府的协调职能，组织企业和科研部门进行多方面、多层次的合作，加强科研成果的应用推广，而且应组织多学科、跨地区的科研力量共同攻关；从宏观上加强对现代集成制造系统的指导，集中大家的智慧制定出符合我国国情的发展计划，并将计划的执行落到实处。

（3）在技术的先进性方面，不要过度追求世界领先，应该根据企业实际要求，解决实际问题，力争尽快创造效益，以此取得企业的支持并获得资金上的帮助，以便形成良性循环，促进研究工作的进一步开展。同时，应该参与国际合作，跟踪国际研究动态，当然，也可以适当引进一些关键的、有发展潜力的技术，进行消化和创新，缩短我国与世界先进水平的差距，保持一定的技术领先性。

（4）针对我国科研力量分散的弱点，仿照分散网络化生产的思想，利用计算机网络，开展合作研究，建立分布式网络化研究中心，协调一致进行科技攻关。所谓分布式网络化研究中心就是利用信息技术、网络技术、计算机技术对现实研究活动中的人、物、信息及研究过程进行全面的集成，在一定时期内为了共同的目标以最佳的人员和单位组合来开展科学研究工作，调动各方面的积极性通过协同工作达到研究工作的广泛开展和深入进行，缩短科研周期，增强科技成果的竞争力，也可以说分布式网络化研究中心是将现实的研究机构的职能在网络中的映射，是一种“虚拟”的工作模式【9】。

综上所述，发展我国的现代集成制造系统应该以企业的需求为动力，通过政府的政策和计划的协调，继续深入开展并行工程、虚拟制造、敏捷制造和绿色制造的研究与应用，并利用分布式网络化研究中心，组织各地区的科研力量集中突破与现代集成制造系统密切相关的如STEP标准的应用、CORBA规范的推广、企业过程重构理论的研究等具有重大战略意义的理论研究工作，逐步使现代集成制造系统成为我国制造业的灵魂。

参考文献

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ChenXiao-Chuan,LiuXiao-Bing

(DalianUniversityofTechnology,CIMSCentre,Dalian,116023)

虚拟制造范文篇8

虚拟现实系统中装载有触、听、视、动等多种传感及反应装载，使用户能感受到触觉、听觉、视觉以及嗅觉等多种信息，从而充分发挥设计者的多种感知性，加强产品设计的成功性。

虚拟现实系统能够实时的与用户进行交互、参与以及显示，将用户的设计与制造活动提升为人机一体的主动活动，从而构成融入性的智能开发系统。

2.虚拟现实技术在机械设计与制造中主要应用领域

2.1虚拟产品的概念设计

概念设计作为机械产品在设计过程中的一个重要阶段，其产品最终成本约有60%~70%受到概念设计的影响。虚拟现实技术在概念设计方面的应用主要表现在以下两个方面：（1）在机械产品的概念设计过程中，采用虚拟现实技术，不仅能够便于为设计者提供手势跟踪以及语音识别的输入方式，而且设计者也可随时方便的在三维虚拟环境中，对产品和零件的各类形态的模型进行修正与改变，同时还能通过三维空间对设计对象进行观察与操作，从而获取更多关于产品及零件在形状和式样方面的信息，进而实现在产品设计上得到较为满意的效果。（2）在概念设计中通过虚拟现实技术的应用，还能够使设计者的设计表达以及设计思路更加形象与清晰，让人能得到充分、直观的交互感受，从而保证产品开发的成功率，并极大降低了设计产品在投放市场时的风险性。通过虚拟现实技术，还可以使产品的设计更多的关注产品使用者的感受，例如在开发设计某健身器械时，可以通过虚拟的健身器械环境让消费者在购买前能够对设备的功能进行提前体验，并根据市场的反馈和用户的喜好，对产品的生产进行的选择和重组。

2.2虚拟设计

虚拟设计即虚拟现实技术应用于产品的开发设计，也就是设计人员首先设计出一个虚拟的机械产品，然后再系统的对所设计的产品进行研究、检查以及分析，以检验产品是否满足相应的设计要求，并对可能出现的问题及缺陷进行及时修改，从而使产品的设计更为完善。应用于机械设计的虚拟设计系统，主要包括了两个部分，一个部分是虚拟设计系统的主体，即虚拟环境生成器；另一个部分则是的设备，主要包括数据传输装置、信号控制装置以及人机交互工具等等。当前虚拟设计系统的应用于机械设计方面的主要有两种设计方法，一种是采用VR-CAD系统，使虚拟现实技术能充入引入到CAD环境，这种机械设计环境中的对象不仅能有丰富的外形，而且还具备材料特性、表面硬度、重量等一系列物理及功能作用等方面的信息；另一种则是利用现有的CAD系统直接产生模型，然后再将模型转换成能够得到虚拟现实软件支持的各类格式，从而方便将模型输入到虚拟现实软件的环境中，并实现对虚拟产品设计的完成，并使用户能充分得到各类增强效果设备的应用。

2.3虚拟制造

虚拟制造是指通过虚拟现实技术，并在现代化计算机技术和网络技术的支撑下，利用计算机群组进行协同作业，从而实现机械产品在工艺规划、加工制造、质量检验以及产品管理等一系列产品制造的过程，实现机械产品制造过程在计算机系统上的映射，也进一步加强了机械制造过程中各级的控制与决策能力。当前虚拟现实技术应用于机械制造中，主要有三种方式，即分为以设计为中心的虚拟制造、以控制为中心的虚拟制造以及以生产为中心的虚拟制造。例如：通过虚拟现实技术在设计阶段即对轴类不仅进行虚拟装配，并对可能出现的错误与缺陷进行随时修改，确保装配流程的顺畅；在对齿轮、轴类等两家的加工过程中，采用虚拟制造技术，选择出最极爱的机床加工参数以及刀具的路径，并对产品设计的可加工性、完善性以及合理性进行分析与评定，从而有效避免加工过程中可能出现的一系列加工缺陷等等。通过虚拟现实技术在机械制造中的应用，不仅提高了产品一次成功率，而且极大降低了原有的设计制造费用，优化了产品设计，避免的设计中存在的缺陷与问题，确保了产品质量。

3.总结

虚拟制造范文篇9

2．从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥。

3．从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节。

4．从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量。

5．机械制造技术的发展趋势可以概括为：（1）机械制造自动化。（2）精密工程。（3）传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。

下面对自动化技术给予论述和展望。机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。

一、集成化

计算机集成制造（CIMS）被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。CIMS作为一个由若干个相互联系的部分（分系统）组成，通常可划分为5部分：

1．工程技术信息分系统包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程分析（CAE），计算机辅助工艺过程设计（CAPP），计算机辅助工装设计（CATD）数控程序编制（NCP）等。

2．管理信息分系统（MIS）包括经营管理（BM），生产管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），财务管理（FM）等。

3．制造自动化分系统（MAS）包括各种自动化设备和系统，如计算机数控（CNC），加工中心（MC），柔性制造单元（FMS），工业机器人（Robot），自动装配（AA）等。

4．质量信息分系统包括计算机辅助检测（CAI），计算机辅助测试（CAT），计算机辅助质量控制（CAQC），三坐标测量机（CMM）等。

二、智能化

智能制造系统可被理解为由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，该系统在制造过程中能进行智能活动，如分析、推理、判断、构思、决策等。在智能系统中，“智能”主要体现在系统具有极好的“软”特性（适应性和友好性）。在设计和制造过程中，采用模块化方法，使之具有较大的柔性；对于人，智能制造强调安全性和友好性；对于环境，要求作到无污染，省能源和资源充分回收；对于社会，提倡合理协作与竞争。

三、敏捷化

敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求做出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路，它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平，是现代集成制造系统的发展方向。

四、虚拟化

“虚拟制造”的概念于20世纪90年代初期提出。虚拟制造以系统建模和计算机仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多媒体技术等高新技术为一体，是一项由多学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造利用信息技术、仿真计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防的措施，从而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。

五、绿色制造技术的应用及绿色设计

若从节能、降耗、缩短产品开发周期的角度出发，诸如快速成形技术、并行工程及敏捷制造、虚拟制造、智能制造和网络制造等先进制造技术都可纳入绿色制造技术的应用范畴。不过目前能将绿色制造技术真正应用于企业生产的，也是较为成功的应用，只要集中在汽车、家电等支柱产业上。如绿色制造技术在汽车行业上的应用。

（1）节约资源方面：将“绿色燃料”天然气作为汽车的能源，它的燃料同汽油相比，CO降低70%，非甲烷类降低80%等，同时也消除了铅、苯等有害物质的产生。

（2）采用新设计的加工工艺方面：2000年3月，博世、康明斯、卡特彼勒等国外著名的汽车发动机公司，发动了“绿色柴油机行动”，在技术上作了较大的改进，大大降低了汽车尾气的排放。

（3）适用于环境友好的材料方面：世界上著名的汽车生产企业，使用新材料来替代以前使用的石棉、汞、铅等有害物质，采用轻型材料——铝材制造车身，使汽车重量减少40%，能耗也降低了。

（4）部件回收在制造方面：从1990年中期，美国仅汽车零件回收、拆卸、翻新、出售一项，每年就可获利数十亿美元。

六、清洁化

清洁生产是指：将综合预防的环境战略，持续应用于生产过程和产品中，以便减少对人类和环境的风险。清洁生产的两个基本目标是资源的综合利用和环境保护。对生产过程而言，清洁生产要求渗透到从原材料投入到产出成品的全过程，包括节约原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺资源，二次能源和再生资源的利用，改进工艺及设备，并将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。对于产品而言，清洁生产覆盖构成产品整个生命周期的各个阶段，即从原材料的提取到产品的最终处理，包括产品的设计、生产、包装、运输、流通、销售及报废等，合理利用资源，并最大限度地减少对人类和环境的不利影响。

综上所述，机械制造业的发展方向是将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结合，通过计算机技术是企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

[摘要]随着现代科学技术的快速发展，机械制造业面临着不同方面的发展要求：最大程度地和计算机技术、信息技术相结合以实现智能化、自动化、高产、高效、低能耗、无污染的目标，本文从几个方面介绍先进制造技术，指明机械制造业的发展方向。

[关键词]先进制造技术机械制造业发展方向

参考文献：

虚拟制造范文篇10

[摘要]本文从价值创新的角度，运用组织边界理论方法探讨体育用品企业可持续发展战略价值创新的可选路径，即专注于提升核心竞争力的价值链分解模式、基于协调广泛社会资源形成战略联盟价值创新的集群模式。

关键词：体育用品企业可持续发展战略价值链分解价值集群

一、问题的提出

我国的体育产业虽然起步较晚，但发展较快，2008北京奥运会的申办成功更为我国体育产业的发展提供了前所未有的机遇，大多数专家、学者认为我国体育产业将成为21世纪国民经济新的经济增长点。作为体育产业的核心领域，体育用品业的发展状况直接反映体育产业的发展水平。据统计，2001年我国体育用品产量已占世界总产量的65％，已成为名副其实的“生产大国”。而且我国体育用品也是出口创汇的一个重要产品，体育用品业整体人均劳动生产率也以平均每年12％的速度逐年稳步提高。随着中国体育用品业的飞速发展，一些潜在问题也日益暴露，如出口体育用品设计研发和销售渠道的主动权被外国掌控，导致价值链上的大头利润被拿走；出口体育用品的经营管理粗放，造成核心优势不突出，整体效率差；信息化水平低，资源整合能力差等。这些问题直接影响到中国体育用品企业能否可持续发展这一根本问题。如何做大做强体育用品企业价值链以增强体育用品企业的可持续发展能力，使拥有自己独具特色的核心竞争力,创造良好的经济效益,进而使企业形成并保持稳定而长期的竞争优势,推动企业的可持续发展。本文从信息化时代体育用品企业可持续发展战略价值创新的角度对此问题进行探讨。

二、体育用品企业可持续发展战略价值创新的内涵界定

价值创新是指企业以满足顾客需求为目的，不断改进其产品或服务，从而使本企业的产品或服务相对于竞争者而言，能给顾客创造更多的效用。企业可持续发展战略不是聚焦于竞争对手，而要聚焦于不断满足客户需要，不断实现从市场驱动到驱动市场的连续推进。因此，从价值流的角度来考察，体育用品企业可持续发展战略价值创新就是指各个行为主体：客户、体育用品生产企业、物料与设备供应商、贸易商、金融、物流等各类服务提供商以及担保机构和行业协会等一起工作，以不断满足顾客需求为中心和导向，共同努力取得顾客效用最大化、厂商利益最大化和公共福利最大化的战略价值增值。

具体分析，这种体育用品企业可持续发展战略价值创新主要体现在以下三个方面：首先，体育用品企业可持续发展战略价值创新是集中体现为一个以顾客需求为中心和导向的客户价值最大化的效用系统。系统外部是市场环境，输入为经济、政治、社会、技术、环境、法律等影响体育用品企业的诸多因素，输出则为增殖后的最终价值。

其次，体育用品企业可持续发展战略价值创新是以包括信息流、物流、资金流为载体而增殖的价值流。这种价值流的形式可以表述为基于作业链或活动链而存在的价值链、基于企业之间或企业与社会之间联盟而存在的价值集群、基于信息共享平台而存在的虚拟价值链或价值网络，等等。价值流是价值创新的表象或形式，业务流则是价值创新的实体或环境，二者作为事物的两面，阴阳相生，互为依托。再次，体育用品企业可持续发展战略价值创新的关键任务是其行为主体间的关系和角色的重构，目的是以新的方式，由新的参与者实现价值创新。价值流和业务流主体合二为一，因而体育用品企业可持续发展战略价值创新的秘密在于创新主体在关系（供应商、商业伙伴、同盟者、公共机构、顾客以及竞争对手等之间）与知识（创新主体掌握的技能）之间建立起越来越好的匹配。因此，体育用品企业可持续发展战略价值创新的机理体现为由反映价值效用的分配与调适、选择与激励、委托与、责任分担与风险防范等机制和反映业务运营的作业分包与整合、信息沟通与业务协调、流程创新、绩效评价与监督自律等机制构成的体系。体系内各个要素相互依存，相互促进，协同推进体育用品企业可持续发展战略价值创新。

三、体育用品企业可持续发展战略价值创新的路径研究

1.提升企业核心竞争力的价值链分解模式——业务分包虚拟制造。体育用品制造是资金、原材料、技术和劳动力等综合要素密集型产业，涉及多个学科，多个行业。调查发现，一些目前由企业自己承担并不属于自己核心专长的业务不但降低了效率，而且对整体的价值创新产生了破坏作用，因此，必须从战略的角度出发对价值创新起到破坏作用的业务部门和业务环节的相关业务予以关闭、出售或外包。体育用品是由若干系统的综合集成，构成的整件、零件、部件等数额惊人，其价值创新表现为一条从拿订单到生产制造、交货和售后服务等业务集成形成的复杂价值链。这就必然要求业务分包，充分发挥各个设备部件厂商的比较优势，按照体育用品的特殊需要生产制造所需的设备部件，而负责这些零部件生产和营销的厂家、商家也必然是相关方面的行家里手，具备承接分包业务的资源和能力条件。因此，这种以顾客需求为中心，按照体育用品设计、建造、系统安装、物流服务等流程进行业务分包虚拟制造、分工负责以提高效率实现价值创新的模式就称为专注于提升企业核心竞争力的价值链分解模式。在激烈竞争的体育用品市场上，客户的需求千变万化。体育用品业务分包虚拟制造模式的出发点在于如何及时跟上市场需求变化，如何在变化中抓住稍纵即逝的机会。体育用品业务分包虚拟制造企业在市场机会出现时组建，在机会消失时解散，强调的是临时的合作关系和价值链适度分离，通过价值链分解实现战略价值创新。

2.基于协调广泛社会资源形成的战略联盟价值创新集成模式——价值集群。同行业内新企业的不断进入使市场上出现了许多对本行业价值创新链条而言，相对且具有一定比较优势的增值环节和创新分支。然而，要让这些分散的环节和分支创造出新的价值，需要用战略联盟等形式把它们有机地整合起来，即通过市场机制集聚最优价值创新环节和分支，形成价值集群，创造出新的价值。在生产能力相对过剩和竞争日益激烈的体育用品市场上，这种集成整合的机会很多。

基于广泛社会资源形成体育用品企业可持续发展战略联盟价值创新集成，结成共生共存的多维联系，可以有效地培育和增强体育用品企业可持续发展的综合竞争优势。尽管竞争对手可以模仿联盟内某个体育用品企业的价值创新模式，但它很难模仿整合不同企业价值创新模式形成的整个战略联盟的那种共生共存的独特联系，这就大大增加了对手模仿的难度。通过体育用品企业战略联盟对所辖价值创新模式持续的改进和再设计，战略联盟价值创新集成将为各体育用品企业从中赢得长期的可持续竞争优势。战略联盟关键战略任务常常布置在供应商、合作伙伴、顾客和相关公共机构中，并重新安排他们的关系，以动员新的联合体去创造价值，因而形成了基于体育用品企业可持续发展战略联盟的价值创新集群模式。这种价值创新集群表现出来的追求型、自我保护型，协作型和创新型等基本组织特征有利于促进对联盟共同价值的认可和接纳，提高这个组织绩效。

四、结论与启示

体育用品企业可持续发展战略价值创新就是要通过客户、体育用品生产企业、物料与设备供应商、贸易商、金融、物流等各类服务提供商以及担保机构和行业协会等的通力合作，以不断满足顾客需求为中心和向导，实现由市场驱动到驱动市场的连续推进，共同努力取得各方利益最大化的价值增殖。这种价值增殖可以通过两条道路来实现，即通过业务分包虚拟制造的价值链分解模式专注于提升企业核心竞争力；通过协调广泛社会资源形成的价值群集成模式实现体育用品企业可持续发展战略联盟价值创新集成。这对于正在步入知识经济和信息社会的中国体育用品企业而言显得尤为重要。

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