一、虚拟制造的定义及特点

　　虚拟制造是20世纪80年代前期美国首先提出来的一种新思想，它是应用信息技术、仿真技术、计算机技术等对理想制造活动中的人、物、信息及产品设计、工艺规划、加工制造等消费进程停止片面的仿真，以发现制造中能够呈现的成绩，预测、检测、评价产品功能和产品的可制造性等，在产品实践消费前就采取预防措施，确保产品一次性开发成功，以到达降低本钱、延长产品开发周期、加强企业竞争力的目的。

　　虚拟理想(VR，VirtualReality)技术是运用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的静态模型生成或发明出人可以感知的环境或理想，使人可以凭仗直觉作用于计算机从而发生三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟理想技术的虚拟制造(VM，VirtualManufacturing)技术是在一个一致模型之下对设计和制造等进程停止集成，它将与产品制造相关的各种进程与技术集成在三维的、静态的仿真真实进程的实体数字模型之上。虚拟制造强调虚拟理想在设计和制造进程仿真中的使用，强调以一种可视化的直观的方式增进技术人员对所设计的产品或进程的了解，从而发现其中的成绩。虚拟制造并不是真实的制造进程。它不发生真实产品，根本不耗费资料和能量，而是应用制造对象、制造资源和制造进程的模型来展示&ldquo制造&rdquo的实质进程。

　　二、虚拟制造技术的使用

　　1.虚拟制造技术在国际外的使用状况

　　虚拟制造在工业兴旺国度，如美国、德国、日本等已失掉了不同水平的研讨和使用。在这一范畴，美国处于国际研讨的前沿。福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司在新型汽车的开发中曾经使用了虚拟制造技术，大大延长了产品的发布工夫。波音777，其零件设计、部件测试、零件拆卸以及各种环境下的试飞均是在计算机上完成的，其开发周期从过来的8年延长到5年；Chrycler公司与IBM协作开发在虚拟制造环境用于其新型车的研制，在样车消费之前，即发现其定位零碎及其他许多设计有缺陷，从而延长了研制周期。

　　在我国，清华大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等科研教学单位也曾经展开了这一范畴的研讨任务。以后我国虚拟制造使用的重点研讨方向是基于我国国情，停止产品的三维虚拟设计、加工进程仿真和产品拆卸仿真，次要是研讨如何生成可信度高的产品虚拟样机，在简单来说，创业有四步：一创意、二技术、三产品、四市场。对于停留在‘创意’阶段的团队，你们的难点不在于找钱，而在于找人。”结合自身微软背景及创业经验。产品设计阶段可以以较高的相信度预测所设计产品的最终功能和可制造性。

　　2.虚拟制造技术在机械制造中的使用

　　(1)虚拟企业。虚拟企业是指散布在不同地域的多个企业应用电子手腕，为疾速呼应市场需求而组成的静态联盟，是组织、人力、技术、信息等资源在完善的网络组织构造根底上的无效集成。这种企业组织和消费形式可克制窖和工夫的局限性，坚持集中和分散之间波动、合理的均衡，具有零碎优化组合和无效协调的优越性。

　　(2)虚拟产品设计。例如飞机、汽车的外形设计，其外形能否契合空气动力学原理、运动进程的阻力、其外部构造规划的合感性等。在复杂管道零碎设计中，彩虚拟技术，设计者可&ldquo进入其中&rdquo停止管道布置，并可反省能否发作干预。这样可进步设计效率，尽早发现设计中的成绩，从而优化产品设计。例如波音777飞机有300万个零件，这些零件的设计以及全体设计在一个由数百台任务站组成的虚拟环境中得以成功运转。这个VMS是在原有的Boing-CAD的根底上树立。设计师戴上头盔显示器后，能进入虚拟&ldquo飞机&rdquo中，审视其各项设计。过来为造实体模型需60万美元，使用VMT后，节省了经费，延长了研制周期，使最终的实践飞机与原方案相比，偏向小于1%，且完成机翼和机身结合的一次成功，延长数千小时的设计任务量。

　　(3)虚拟产品制造。使用计算机仿真技术，对零件的加工办法、工序顺序、工装的选用、工艺参数的选用，加工工艺性、拆卸工艺性、配合件之间的配合性、运转物件的运动性等均可建模拟真，提早发现加工缺陷和拆卸时呈现的成绩，从而优化制造进程、进步加工效率。

　　(4)虚拟消费进程。产品消费进程的合理制定，人力资源、制造资源、物料库存、消费调度、消费零碎的规划设计等，均可经过计算机仿真停止优化，同时还可对消费零碎停止牢靠性剖析，对消费进程的资金停止剖析预测，对产品市场停止剖析预测等，从而对人力、制造资源的合理配置，对延长消费周期、降低消费本钱意义严重。JohnDeere公司运用VMT停止弧焊消费零碎的装置，EDS公司使用DENEB软件为通用汽车公司的中、高档奢华汽车分厂停止拆卸消费优化设计，GM公司也为此节省数百万美元，并提早了上市工夫。

　　3.典型的虚拟制造技术

　　(1)虚拟拆卸。拆卸是产品设计开发进程中的重要环节，虚拟拆卸则是拆卸进程在计算机上的实质完成，因此是虚拟拆卸的重要组成局部。它可以基于产品的数字化实体模型，在计算机上剖析与验证产品的拆卸功能及工艺进程，从而进步产品的可拆卸性。

　　虚拟拆卸模型是剖析拆卸成绩的根底，因而，面向拆卸进程的、支持虚拟拆卸中各种需求的产品拆卸模型在虚拟拆卸中非常重要，模型的特点和优劣在很大水平上决议了零碎所能完成的功用。

　　(2)多学科协同仿真。多学科协同仿真就是要在零碎工程实际的指点下，基于复杂产品中各个学科之间的内在交互关系，将位于不同地点、基于不同计算机平台、采用不同建模办法树立的混合异构仿真模型，在散布式环境中结合起来停止多学科协同仿真。

　　(蓬勃发展的行业不仅给从业者提供了巨大的发展机遇，也带来了全新的挑战。3)虚拟车间规划设计。制造零碎的规划设计就是在企业运营战略的指点下，针对消费进程，将人员物料及所需的相关设备设备等，做最无效的组合和规划，并与其他相关设备协调，以期取得平安、效率与经济的操作，满足企业运营需求。运用面向对象的模仿仿真，可以协助运用者树立用于规划、设计和流程优化的虚拟模型，根据不同决策变量之组合，剖析设备运用率、零碎产能、无效产出率，以及交货期、本钱等战略，到达产能最大化、排程最优化、半成品及库存最小化等目的。