【中國鋁業網】虛擬制造在工業發達國家，如美國、德國、日本等已得到了不同程度 研究和應用。在這一領域，美國處于國際研究 前沿。福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新型汽車 開發中已經應用了虛擬制造技術，大大縮短了產品 發布時間。　　　　一、虛擬制造 定義及特點　　　　虛擬制造是20世紀80年代后期美國首先提出來 一種新思想，它是利用信息技術、仿真技術、計算機技術等對現實制造活動中 人、物、信息及產品設計、工藝規劃、加工制造等生產過程進行全面 仿真，以發現制造中可能出現 問題，預測、檢測、評價產品性能和產品 可制造性等，在產品實際生產前就采取預防措施，確保產品一次性開發成功，以達到降低成本、縮短產品開發周期、增強企業競爭力 目 。　　　　虛擬現實(VR，VirtualReality)技術是使用感官組織仿真設備和真實或虛幻環境 動態模型生成或創造出人能夠感知 環境或現實，使人能夠憑借直覺作用于計算機從而產生三維仿真模型 虛擬環境。基于虛擬現實技術 虛擬制造(VM，VirtualManufacturing)技術是在一個統一模型之下對設計和制造等過程進行集成，它將與產品制造相關 各種過程與技術集成在三維 、動態 仿真真實過程 實體數字模型之上。虛擬制造強調虛擬現實在設計和制造過程仿真中 應用，強調以一種可視化 直觀 方式增進技術人員對所設計 產品或過程 理解，從而發現其中 問題。虛擬制造并不是真實 制造過程。它不產生真實產品，基本不消耗材料和能量，而是利用制造對象、制造資源和制造過程 模型來展現制造 本質過程。　　　　二、虛擬制造技術 應用　　　　1.虛擬制造技術在國內外 應用情況　　　　虛擬制造在工業發達國家，如美國、德國、日本等已得到了不同程度 研究和應用。在這一領域，美國處于國際研究 前沿。福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新型汽車 開發中已經應用了虛擬制造技術，大大縮短了產品 發布時間。波音777，其整機設計、部件測試、整機裝配以及各種環境下 試飛均是在計算機上完成 ，其開發周期從過去 8年縮短到5年；Chrycler公司與IBM合作開發在虛擬制造環境用于其新型車 研制，在樣車生產之前，即發現其定位系統及其他許多設計有缺陷，從而縮短了研制周期。　　　　在我國，清華大學、北京航空航天大學、哈爾濱工業大學等科研教學單位也已經開展了這一領域 研究工作。當前我國虛擬制造應用 重點研究方向是基于我國國情，進行產品 三維虛擬設計、加工過程仿真和產品裝配仿真，主要是研究如何生成可信度高 產品虛擬樣機，在產品設計階段能夠以較高切割機鋸片 置信度預測所設計產品 最終性能和可制造性。　　　　2.虛擬制造技術在機械制造中 應用　　　　(1)虛擬企業。虛擬企業是指分布在不同地區 多個企業利用電子手段，為快速響應市場需求而組成 動態聯盟，是組織、人力、技術、信息等資源在完善 網絡組織結構基礎上。

有效集成。這種企業組織和生產模式可克服窖和時間 局限性，保持集中和分散之間穩定、合理 平衡，具備系統優化組合和有效協調 優越性。　　　　(2)虛擬產品設計。例如飛機、汽車 外形設計，其形狀是否符合空氣動力學原理、運動過程 阻力、其內部結構布局 合理性等。在復雜管道系統設計中，彩虛擬技術，設計者可進入其中進行管道布置，并可檢查是否發生干涉。這樣可提高設計效率，盡早發現設計中 問題，從而優化產品設計。例如波音777飛機有300萬個零件，這些零件 設計以及整體設計在一個由數百臺工作站組成 虛擬環境中得以成功運行。這個VMS是在原有 Boing-CAD 基礎上建立。設計師戴上頭盔顯示器后，能進入虛擬飛機中，審視其各項設計。過去為造實體模型需60萬美元，應用VMT后，節省了經費，縮短了研制周期，使最終 實際飛機與原方案相比，偏差小于1%，且實現機翼和機身結合 一次成功，縮短數千小時 設計工作量。　　　　(3)虛擬產品制造。應用計算機仿真技術，對零件 加工方法、工序順序、工裝 選用、工藝參數 選用，加工工藝性、裝配工藝性、配合件之間 配合性、運行物件 運動性等均可建模仿真，提前發現加工缺陷和裝配時出現切割機價錢 問題，從而優化制造過程、提高加工效率。　　　　(4)虛擬生產過程。產品生產過程 合理制定，人力資源、制造資源、物料庫存、生產調度、生產系統 規劃設計等，均可通過計算機仿真進行優化，同時還可對生產系統進行可靠性分析，對生產過程 資金進行分析預測，對產品市場進行分析預測等，從而對人力、制造資源 合理配置，對縮短生產周期、降低生產成本意義重大。JohnDeere公司運用VMT進行弧焊生產系統 安裝，EDS公司應用DENEB軟件為通用汽車公司 中、高檔豪華汽車分廠進行裝配生產優化設計，GM公司也為此節省數百萬美元，并提前了上市時間。　　　　3.典型 虛擬制造技術　　　　(1)虛擬裝配。裝配是產品設計開發過程中 重要環節，虛擬裝配則是裝配過程在計算機上切割機刀片 本質實現，因而是虛擬裝配 重要組成部分。它能夠基于產品 數字化實體模型，在計算機上分析與驗證產品 裝配性能及工藝過程，從而提高產品。

可裝配性。　　　　虛擬裝配模型是分析裝配問題 基礎，因此，面向裝配過程 、支持虛擬裝配中各種需要 產品裝配模型在虛擬裝配中十分重要，模型 特點和優劣在很大程度上決定了系統所能實現。

功能。　　　　(2)多學科協同仿真。多學科協同仿真就是要在系統工程理論 指導下，基于復雜產品中各個學科之間 內在交互關系，將位于不同地點、基于不同計算機平臺、采用不同建模方法建立 混合異構仿真模型，在分布式環境中聯合起來進行多學科協同仿真。　　　　(3)虛擬車間布局設計。制造系統 布局設計就是在企業經營策略 指導下，針對生產過程，將人員物料及所需 相關設備設施等，做最有效 組合和規劃，并與其他相關設施協調，以期獲得安全、效率與經濟 操作，滿足企業經營需求。運用面向對象 模擬仿真，可以幫助使用者建立用于規劃、設計和流程優化 虛擬模型，依據不同決策變量之組合，分析設備使用率、系統產能、有效產出率，以及交貨期、成本等策略，達到產能最大化、排程最優化、半成品及庫存最小化等目標。