虛擬制造技術的定義精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的虛擬制造技術的定義主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：虛擬制造技術的定義范文

[關鍵詞] 虛擬制造 仿真 應用

一、引言

隨著經濟的全球化和社會的信息化，市場競爭日益激烈，制造企業(yè)為了在競爭中求得生存與發(fā)展，就應該以最快的上市速度、最好的質量、最低的成本和最優(yōu)的服務滿足不同顧客的需求。隨著信息技術的迅速發(fā)展和企業(yè)市場競爭的需求，美國20世紀80年代后期提出了虛擬制造技術，并在20世紀90年代得到極大重視并得到迅速發(fā)展。

二、虛擬制造技術定義

虛擬制造 (Virtual Manufacturing簡稱VM）是實際制造過程在計算機上的映射，即采用計算機仿真與虛擬現實技術，在高性能計算機及高速網絡的支持下，在計算機上群組協(xié)同工作，實現產品設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質量檢驗，以及企業(yè)各級過程的管理與控制產品制造的本質過程，以增強制造過程中各級的決策和控制能力。它為工程師們提供了從產品概論的形成、設計到制造全過程的三維可視及交互的環(huán)境，使得制造技術發(fā)展到了全方位預報的新階段 。

三、虛擬制造方法具有以下特點：

1.全新的研發(fā)模式：虛擬制造技術中，設計者采用三維方式，建立全關聯(lián)的的數字模型。當需要繪圖數據時，可以方便地從三維模型中抽取，實現三維數字無圖紙設計，同時還要求進行產品總體的模型設計，而不僅限于設計單個部件或零件，設計者需要了解零件如何制造、裝配，并應用于設計過程，各專業(yè)人員不再分開獨立地工作，而是按照項目進行組織并同時開展工作，能夠很好地解決設計過程中的同步問題。

2.降低研發(fā)成本、縮短研發(fā)周期、提高產品質量：通過計算機技術建立產品的數字化模型，可以完成無數次物理樣機無法進行的虛擬試驗，從而無需制造及試驗物理樣機就可獲得最優(yōu)方案，減少了物理樣機的數量，縮短了研發(fā)周期、提高了產品質量。

3.實現動態(tài)聯(lián)盟的重要手段：通過網絡實現并行設計和制造，具有傳遞快速、反饋及時的特點，進而使動態(tài)聯(lián)盟的活動具有高度的并行性。

四、虛擬制造的關鍵技術

虛擬制造技術涉及面很廣，如環(huán)境構成技術、過程特征抽取、集成基礎結構的體系結構、制造特征數據集成、多學科交叉功能、決策支持工具、接口技術、虛擬現實技術、建模與仿真技術等，其中后三項是虛擬制造的核心技術。

1.建模技術：虛擬制造系統(tǒng)的建模包括生產模型、產品模型和工藝模型。生產模型可歸納為靜態(tài)描述和動態(tài)描述兩個方面。靜態(tài)描述是指系統(tǒng)生產能力和生產特性的描述。動態(tài)描述是指在已知系統(tǒng)狀態(tài)和需求特性的基礎上預測產品生產過程。虛擬制造下的產品模型不再是單一的靜態(tài)特征模型，它能通過映射、抽象等方法提取產品實施中各活動所需的模型，包括三維動態(tài)模型，干涉檢查，應力分析等。工藝模型是將工藝參數與影響制造功能的產品設計屬性聯(lián)系起來，以反應生產模型與產品模型之間的交互作用。

2.仿真技術。仿真就是應用計算機對復雜的現實系統(tǒng)經過抽象和簡化形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎上運行此模型，從而得到一系列的統(tǒng)計性能。目前廣泛使用CAD、Solidworks、UG、PRO/E等三維軟件能較方便的構建三維模型，虛擬樣機是基于三維模型的產物，能完成結構分析、裝配仿真及運動仿真等復雜設計過程。

3.虛擬現實技術。虛擬現實技術VRT（Virtual Reality Technology）是綜合利用計算機圖形系統(tǒng)、各種顯示和控制等接口設備，在計算機上生成可交互的三維環(huán)境（稱為虛擬環(huán)境）中提供沉浸感覺的技術。由圖形系統(tǒng)及各種接口設備組成。在計算機上建立起的虛擬制造環(huán)境是一種接近人們自然活動的一種“自然”環(huán)境，可以充分發(fā)揮技術人員的想象力和創(chuàng)造能力，相互協(xié)作發(fā)揮集體智慧，提高產品開發(fā)的質量和縮短開發(fā)周期。

4.虛擬制造的分類。按照與生產各個階段的關系,虛擬制造可分成三類:(1)以設計為中心的VM，這類 VM 是將制造信息加入到產品設計和工藝設計中，并在計算機上進行數字化制造，仿真多種制造方案，評估各種生產情景，通過仿真制造來優(yōu)化產品設計和工藝設計，以便作出正確決策。(2)以生產為中心的VM，這類 VM 是將仿真能力加到生產計劃模型中，以便快捷化評價生產計劃，檢驗工藝流程、資源需求狀況以及生產效率，從而優(yōu)化制造環(huán)境和生產供應計劃。(3)以控制為中心的VM，這類 VM 是將仿真能力加到控制模型中，提供對實際生產過程的仿真環(huán)境，即將機器控制模型用于仿真，其目標是實際生產中的過程優(yōu)化，改進制造系統(tǒng)。

5.虛擬制造技術在制造業(yè)中的應用。虛擬制造技術首先在軍事、航空航天、汽車領域中獲得成功的應用。例如波音飛機公司777飛機的設計，就是采用虛擬制造技術的典型范例，設計、裝機、測試均在計算機中完成模擬，實時采集和處理數據并及時解決設計問題，使得最終制造出來的波音777飛機與設計方案誤差小于0.001英寸，保證一次試制成功。

目前虛擬制造技術應用得比較成熟的有：產品的外形設計、產品的布局設計、產品的運動和動力學仿真、熱加工工藝模擬、加工過程仿真、產品裝配仿真、虛擬樣機與產品工作性能評測、企業(yè)生產過程的仿真與優(yōu)化、產品的廣告與漫游等。

五、結語

采用虛擬制造技術，在三維可視化虛擬環(huán)境中，能充分發(fā)揮設計人員的想象力和創(chuàng)造力，使設計人員的經驗和科學的計算分析完美地相結合，推進了產品設計的創(chuàng)新與發(fā)展，提高了機械產品的創(chuàng)新開發(fā)能力。隨著制造技術和網絡技術的發(fā)展，虛擬制造技術方面的研究將會進入一個更加嶄新的階段。

參考文獻：

[1]嚴雋琪等:虛擬制造的理論.技術基礎與實踐.上海交通大學出版社,2003：1～24

[2]王志新:虛擬技術及其應用.上海理工大學學報第20卷,第1期：49～55

第2篇：虛擬制造技術的定義范文

先進制造技術(AMTAdvancedManufacturingTechnology)作為一個專有名詞目前還沒有準確的定義。通過對其內涵和特征的研究，目前共同的認識是：先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，并取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱。其具有如下一些特點：

1、從以技術為中心向以人為中心轉變，使技術的發(fā)展更加符合人類社會的需要；

2、從強調專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉變，使勞動者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮；

3、從金字塔的多層管理結構向扁平的網絡化結構轉變，減少層次和中間環(huán)節(jié)；

4、從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉變，縮短工作周期，提高工作質量；

5、從按照功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)的自主管理的小組工作方式轉變。

通過對先進制造技術的定義和特點的分析發(fā)現，現代集成制造系統(tǒng)擁有先進制造技術的絕大部分特點，只不過先進制造技術所涉及的范圍要比現代集成制造系統(tǒng)大，現代集成制造系統(tǒng)在吸收計算機集成制造系統(tǒng)的優(yōu)秀成果的基礎上，繼續(xù)推動并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟的研究工作，并不斷吸收先進制造技術中的成功經驗和先進思想，將它們進行推廣應用，由此使現代集成制造系統(tǒng)成為先進制造技術的核心。

（1）并行工程(CEConcurrentEngineering)并行工程是集成地、并行地設計產品及其相關過程(包括制造過程和支持過程)的系統(tǒng)方法。它要求產品開發(fā)人員在一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢的所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶要求。為了達到并行的目的，必須建立高度集成的主模型，通過它來實現不同部門人員的協(xié)同工作；為了達到產品的一次設計成功，減少反復，它在許多部分應用了仿真技術；主模型的建立、局部仿真的應用等都包含在虛擬制造技術中，可以說并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術將是以并行工程為基礎的，并行工程的進一步發(fā)展就是虛擬制造技術。同時，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術支持下，將原來分別進行的工作在時間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術，并吸收了當前迅速發(fā)展的計算機技術、網絡技術的優(yōu)秀成果，使其成為先進制造技術的基礎。

（2）虛擬制造(VMVirtualManufacturing)虛擬制造利用信息技術、仿真技術、計算機技術對現實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現制造中可能出現的問題，在產品實際生產前就采取預防措施，從而使產品一次性制造成功，達到降低成本、縮短產品開發(fā)周期，增強產品競爭力的目的。

（3）敏捷制造(AMAgileManufacturing)敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎的，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應，以滿足用戶的需要。為了達到快速應變能力，虛擬企業(yè)的建立是關鍵技術，其核心是虛擬制造技術，即敏捷制造是以虛擬制造技術為基礎的。敏捷制造是現代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路，它的發(fā)展水平代表了現代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。

（4）綠色制造(GMGreenManufacturing)綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現代制造模式，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產品生命周期中，對環(huán)境的影響(負作用)最小，資源的使用效率最高。綠色制造的提出是人們日益重視環(huán)境保護的必然選擇，發(fā)展不能以環(huán)境污染為代價。國際制造業(yè)的實踐表明，通過改進整個制造工藝來減少廢棄物，要比處理工廠處理已經排放的廢棄物大大節(jié)省開支。綠色制造的實現可以通過計算機仿真來達到目的，即它是虛擬制造的一部分。從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的觀點看，綠色制造是必然選擇，它將成為現代集成制造系統(tǒng)的一個重要的組成部分。

二、現代集成制造系統(tǒng)的含義與定位

現代集成制造系統(tǒng)(ContemporaryIntegratedManufacutringSystem)是計算機集成制造系統(tǒng)新的發(fā)展階段，在繼承計算機集成制造系統(tǒng)優(yōu)秀成果的基礎上，它不斷吸收先進制造技術中相關思想的精華，從信息集成、過程集成向企業(yè)集成方向迅速發(fā)展，在先進制造技術中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術與現代信息技術、管理技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術進行有機地結合，通過計算機技術使企業(yè)產品在全生命周期中有關的組織、經營、管理和技術有機集成和優(yōu)化運行。在企業(yè)產品全生命周期中實現信息化、智能化、集成優(yōu)化，達到產品上市快、服務好、質量優(yōu)、成本低的目的，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

從以上的分析中我們可以看到：各種先進制造技術是相互關聯(lián)、彼此交叉的，在先進制造技術的含義下，現代集成制造系統(tǒng)成為它的核心，并隨著先進制造技術的不斷發(fā)展而發(fā)展。

參考文獻

［1］李伯虎等.現代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展與863/CIMS主題的實施策略.CIMS，1998,(10).

［2］吳澄，李伯虎.從計算機集成制造系統(tǒng)到現代集成制造系統(tǒng).CIMS，1998，(10).

［3］李敏賢.面向21世紀的先進制造技術[J.機械工業(yè)自動化，1998，20(4).

第3篇：虛擬制造技術的定義范文

以飛機裝配工藝為例，過去采用樣板、模線、樣件等模擬量傳遞方式，效率，準確度，產品質量都比較低。而現在基于計算機的先進裝配協(xié)調方法采用了數字量傳遞的方式，效率，準確度都有很大提高。然而無論是哪種裝配，協(xié)調工藝都決定于其設計。因此要提高裝配，協(xié)調工藝必須從設計入手。數字化設計技術以CAD/CAM技術、計算機技術、網絡數據庫技術和信息集成技術發(fā)展等為基礎，主要內容有產品數字化定義、虛擬裝配和并行技術等。產品數字化定義是應用計算機來描述和定義產品的研制，它的目的是對在產品全生命周期的數字化過程中所包含的信息進行定義和描述，以及這些信息之間的相互關聯(lián)。產品數字化裝配是指對已進行數字化定義的產品零部件通過計算機實體進行虛擬裝配，確定航空部件的配合是否符合尺寸，配合要求是否存在超差等等。使在設計過程中的可能不合理因素減到最少，從而減少在制造過程中的更改與返工。由于采用了數字化設計技術，使波音777研制周期縮短了一半，降低了25%的成本，減少了75%的出錯與返工率，產品質量得到了大幅度提高。并在波音777飛機開發(fā)與制造過程中的成功應用，使數字化設計技術的重要性得到充分認識。

2集成技術

由于航空產品有研制周期長，結構復雜，制造精度要求高，產品使用期長，售后情況復雜，研發(fā)生產合作國際化等特點，因此集成技術顯得尤為重要。作為集成制造技術的重要組成部分，計算機集成制造技術通過計算機技術將CAD、數控編程、數控加工等原本各自獨立的環(huán)節(jié)整合為一個有機整體，以達到提高產品質量，縮短制造過程，減少生產成本的目的。現代集成技術包含有信息集成、過程集成和企業(yè)間集成。通過現代集成技術可實現數字化、網絡化、全球化制造。完成波音777研發(fā)生產后波音公司，開始實施DCAC/MRM（飛機結構設計與控制/制造資源管理），以達到從用戶訂單、設計制造、最終到交付使用的統(tǒng)一信息和過程管理的目的?，F代集成技術可以解決以前單一數據源方面存在的問題，統(tǒng)一管理產品數據、生產管理過程數據。確定信息的完整性、唯一性、協(xié)調性、有效性、無冗余和安全性。將資源管理、設計、制造、銷售、服務等5個過程的信息整合為一體。

3數控加工技術

先進的數控加工技術是當代航空制造業(yè)中一個重要的組成部分，也是柔性制造技術的基礎。隨著我國近年來大量新機研制項目的開發(fā)，大量的業(yè)務都需要國際間合作，各航空企業(yè)所保有的數控機床總量已大幅度增加，通過數控機床加工的零件數量明顯增多。在航空制造所涉及的零部件主要特點是結構復雜、零件數量多，表面形狀復雜。因此加工技術難度很大，在此需求背景下，對航空行業(yè)的數控加工技術水平有很高要求。為實現這一要求，以特征技術為基礎的針對飛機零部件和發(fā)動機機構件的CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)技術，分布式的DNC技術，CAP智能化技術，網絡數據庫以及相應的數據管理技術，車間生產組織、管理調度技術有了很大的提高。

4虛擬制造技術

虛擬制造的實質是通過相關軟件在計算機中的制造，可在計算機中演示完整的制造過程。通過虛擬制造可以驗證制造過程的安全性，并且可以進一步優(yōu)化生產方案。從而保證設備與操作人員的安全，降低產品的生產成本，縮短生產工期，提高生產效率。

5計算機技術在常規(guī)成形領域中的應用

作為最早于計算機技術相結合的行業(yè)，計算機技術明顯地推動著航空制造工業(yè)各方面的改變。計算機技術在航空部件制造的三大傳統(tǒng)工藝（鈑金、機械加工、鉚裝）中的廣泛應用，航空制造技術水平有很大進步。飛機鈑金件往往具有結構體積大，質量輕的特點，而且大部分飛機結構中的鈑金部分是保證飛機氣動外形的重要組成，其加工水平直接決定了飛機的氣動性能。然而以蒙皮加工為例，傳統(tǒng)的蒙皮拉形機往往以人工操作為主，加工質量取決于操作員的熟練度與技術水平，導致產品質量不穩(wěn)定。不過隨著大量采用數控技術的蒙皮拉形機的投入使用，產品質量得到穩(wěn)定保障。在傳統(tǒng)的機械加工方面，大量地對先進數控設備進行采用，使飛機零部件中的復雜表面加工，如發(fā)動機葉片的生產效率大大提高。在傳統(tǒng)的飛機連接技術中主要采用鉚接等方法，同時也導致了疲勞壽命低，密封性差等。而隨著對真空電子束焊，激光焊等先進連接技術的研究，可以有效地改善機體結構的各項力學性能。

6結束語

第4篇：虛擬制造技術的定義范文

[關鍵詞]虛擬現實技術；資源庫；虛擬制造；應用前景

引言

隨著知識經濟的飛速發(fā)展和高職高專教育教學改革的深入，信息化建設在教育教學過程中的應用已經成為不可或缺的手段，而共享型專業(yè)教學資源庫是教育信息化的直接體現。

《數控加工》課程是數控技術專業(yè)的專業(yè)課程也是核心課程，加強數控資源庫建設力度，擴大數控資源庫在數控教學中的影響力關乎數控專業(yè)將來的發(fā)展。如何讓資源庫的建設更加合理有效的為學校教學、教師交流等方便服務，是現在要解決的關鍵問題。

1.虛擬現實技術的概念

虛擬現實技術（Virtual　Reality簡稱VR）是指利用計算機和設備，生成與真實環(huán)境相一致的三維虛擬環(huán)境，允許用戶從不同的角度和視點來觀看這個環(huán)境，并且能夠通過輔助設備與環(huán)境中的物體進行交互關聯(lián)。將從根本上改變人與計算機之間的枯燥、生硬和被動的現狀，為人機交互技術開創(chuàng)新的研究領域。虛擬制造則是利用虛擬現實技術，在計算機上完成制造過程的技術。采用此技術，在實際的制造之前，可以對產品的功能和制造性、經濟性等方面的潛在問題進行分析和預測，實現產品設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質量檢測及企業(yè)各級的管理控制等，增強制造過程中各級的決策和控制能力。

2.《數控加工》課程資源庫建設內容

2.1網絡課程建設：網絡課程建設包括兩大類內容：一是現有的CAI課件改造升級；二是新開發(fā)一批網絡課程。網絡課程建設要與素材庫建設相結合。CAI課件改造的方式是在學校的現有CAI課件中優(yōu)選出一批具有較高質量的課件進行升級改造，再存入數控教學資源庫。網絡課程建設的目的是為學校教育教學提供急需的、成系列的優(yōu)質網上教學資源。為適應不同層次的學習者，網絡課程建設必須分年級、分學科進行系列教學課程建設。

2.2素材庫建設：教學素材庫建設是為了集中建設我國學校的優(yōu)秀教學資源，避免網絡課程建設過程中的大量重復性勞動，提高現代遠程教育職員建設的效率，盡快建設進程，降低建設成本。教學素材庫是一個具備科學性、實用性、方便性特征的大型知識庫，服務于網絡課程建設，是現代遠程教育教學資源建設的重要內容。素材庫的類型主要有小型課件庫、圖片素材庫、動畫素材庫、音效素材庫、教案庫、試題庫、教研論文庫、數控大賽庫等?，F有音視頻教育資源數字化改造是教學素材庫建設的一項重要內容。由于音視頻教育資源文件大，應該組織專家篩選出一批有價值的音頻教育資源進行數字化改造，采用先進、安全、有效的數據壓縮技術進行處理，目的是盡量降低網絡的數據傳輸量，以提高數據傳輸速度，同時，注意開發(fā)新的音視頻教育資源。

2.3教學支持環(huán)境建設：教學支撐環(huán)境可為學校遠程教育的施教者和學習者提供完整的教學輔助與輔導工具，包括素材收藏夾、網絡課件協(xié)作工具、多媒體集成軟件和網上答疑、網上討論、網上作業(yè)、網上自測等教學輔助軟件及各類教學及管理的數據庫軟件。

3.虛擬現實在數控加工資源庫中的應用

隨著虛擬制造等新概念的提出，虛擬加工作為虛擬制造技術的一個十分重要的分支，其過程的研究在國內外受到越來越普遍的重視。利用虛擬現實技術建立的《數控加工》課程資源庫，在此虛擬環(huán)境中，除了完成零件加工過程的整個仿真過程，同時，可以定義工件的幾何形狀，材料的物理性能，加工過程切削參數建立起加工過程物理模型，進行加工過程的動態(tài)情況進行模擬，盡早的發(fā)現加工過程中未能預料到的對加工質量產生不利影響的因素，從而判斷產品設計的可加工性，進行調整和優(yōu)化。

《數控加工》資源庫的訪問與人機交互主要是以下幾個方面實現：

3.1車間的管理：使用者通過網絡對整個數控加工車間所有數據庫的瀏覽，利用虛擬現實技術對數控加工車間實現實時漫游，觀察車間布局狀況，查看生產任務和對其他車間實現信息共享，以此來解決學校硬件設備資源的不足和學生對數控生產車間不熟悉的狀態(tài)。

3.2數控機床庫：利用Nx建模軟件將數控加工中心、數控車床和數控銑床的外觀和整體布局進行繪制，利用3Dmax軟件對數控機床進行渲染，最后利用Eon　Studio軟件將現有的機床進行虛擬加工、裝配，同時到網絡使其能夠在《數控加工》資源庫中進行鏈接，供使用者對數控機床外觀了解、內部機械部件和電子部件進行拆裝、數控維修調試等操作，以便更熟悉與操作機床。

3.3數控刀具庫：將繪制完成的數控刀具外觀尺寸、刀具角度、切削參數等利用Eon軟件轉換成基于internet網絡支持文件，使得使用者能夠通過網絡平臺進行刀具知識的學習。

3.4數控夾具庫：將數控夾具中的車床夾具、銑床夾具及復合夾具各部分零件進行繪制成實體，將零件利用Eon　Studio軟件進行虛擬裝配，可以根據零件形狀不同將夾具進行裝配，以方便查找在實際裝夾過程中所遇到的干涉、欠定位和過定位等現象，減少在實際裝配中的反復拆裝的過程，減少數控加工零件安裝輔助時間。從而對夾具設計過程中所出現的問題及時的發(fā)現并加以解決和優(yōu)化。

3.5加工零件庫：將數控加工過程中所需要的符合《數控加工》課程所要求的知識點的典型零件進行繪制，并根據教學知識重點及難點制作教學實施過程文件，并在數控虛擬車間中利用音視頻的方式進行選播，學生可以根據自己對實際加工零件知識要點的掌握情況進行播放，避免全班學生同一個難度，而使得一部分學生產生厭煩的情緒。

4.結論

虛擬現實技術從其萌芽到今天的日漸成熟已經經歷了一段相當長的時間，伴隨著計算機圖像技術和計算機網絡技術的不斷發(fā)展，我們的虛擬現實技術也將迎來一個快速發(fā)展的階段，使我們的虛擬現實中的場景更加真實。國內的企業(yè)及學校對虛擬生產車間的內涵和意義尚缺乏足夠的認識，這些因素是制約虛擬制造技術在國內應用的不利因素。同時虛擬現實技術在《數控加工》課程資源庫建設中更是少之又少，如何提高虛擬現實技術在數控專業(yè)教學中的應用廣度，已經成為現在數控技術行業(yè)一項極其重要的問題。

第5篇：虛擬制造技術的定義范文

[關鍵詞]先進制造業(yè) 制造技術 制造模式 市場網絡組織

〔中圖分類號〕F062.9 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕 1000-7326（2008）06-0074-06

在經濟全球化和信息技術革命的推動下，國際制造業(yè)的生產方式正在發(fā)生著重大變革。近十余年來，世界主要工業(yè)國紛紛制定各種發(fā)展計劃，促進傳統(tǒng)制造業(yè)向先進制造業(yè)（advanced manufacturing industry）轉變。加快發(fā)展先進制造業(yè)，已經成為世界制造業(yè)發(fā)展的新潮流。本文根據當代國際制造業(yè)發(fā)展的新趨勢，從超微觀、微觀和中觀三維視角進行綜合概括，建立起一個新的先進制造業(yè)理論模型。

一、關于先進制造業(yè)概念的討論

“先進制造業(yè)”是國內學術界近年中提出的新概念，目前尚沒有一個明確的、一致公認的定義。什么是先進制造業(yè)？解釋主要有以下三種。

（1）先進制造業(yè)主要指采用先進制造技術為主要生產手段的制造業(yè)。先進制造業(yè)最主要的特點是技術革新快，適應市場需求的多樣化。[1]

（2）先進制造業(yè)是指能夠不斷吸收高新技術成果，并將先進制造技術和管理方式綜合應用于研究、設計、制造、檢測和服務等全程的制造業(yè)。具有技術含量高、經濟效益好、創(chuàng)新能力強、資源消耗低、環(huán)境污染少、服務功能全、就業(yè)比較多等特點。[2] 它不僅包括高新技術產業(yè)，也涵蓋運用高新技術和先進適用技術改造的傳統(tǒng)產業(yè)。

（3）先進制造業(yè)指制造業(yè)不斷地吸收電子信息、計算機、機械、材料以及現代管理技術等方面的高新技術成果，并將這些先進制造技術綜合應用于制造業(yè)產品的研發(fā)設計、生產制造、在線檢測、營銷、服務和管理的全過程，實現優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產，即實現信息化、自動化、智能化、柔性化、生態(tài)化生產，取得很好的經濟、社會和市場效果的制造業(yè)的總稱。[3]

上述三種解釋都有合理之處，但又都不全面和準確。首先，先進制造業(yè)無疑離不開先進技術，但僅采用先進技術，或僅從先進技術來定義，不足以揭示先進制造業(yè)的內涵，也無法把先進制造業(yè)與以技術先進為標志界定的高新技術產業(yè)區(qū)分開來。實際上，傳統(tǒng)制造業(yè)也是追求技術不斷進步的。其次，先進制造業(yè)的確不僅僅局限于生產過程，還應該包括產前和產后全過程，但這也還不足以說明先進制造業(yè)是一種新的生產方式。最后，上述解釋都把先進制造視為一個封閉的系統(tǒng)，忽視了現代網絡化的營銷系統(tǒng)和企業(yè)之間的廣泛關聯(lián)。

筆者認為，應該結合國際制造業(yè)的發(fā)展趨勢和先進國家制造業(yè)的發(fā)展特征，可以從超微觀、微觀和中觀的三維視角來對先進制造業(yè)進行理論概括。

從超微觀即企業(yè)內部的角度看，先進制造業(yè)首先表現為技術的先進性，是一個能夠不斷進行技術創(chuàng)新的先進技術體系。既能不斷吸收當代高新技術成果來進行自主技術開發(fā)，又善于將先進技術應用于從研發(fā)、制造到營銷、維修服務的全過程。先進技術是企業(yè)生產和發(fā)展的基礎，對制造業(yè)的發(fā)展起決定性作用。正是在先進技術的基礎上，先進制造業(yè)才能夠實現信息化、自動化、智能化、柔性化和生態(tài)化生產。

從微觀即企業(yè)整體的角度看，先進制造業(yè)表現為生產模式的先進性，是一種能夠適應市場變化、不斷優(yōu)化企業(yè)內部資源配置、并能兼顧生態(tài)環(huán)境和社會利益的高效生產體系。諸如柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、精益生產模式（LP）、清潔生產模式（CP）、高效快速重組生產系統(tǒng)、虛擬制造模式（VM）等，就是最為著名的先進制造模式。它決定著企業(yè)具體配置各種生產要素的方式和效率，體現著企業(yè)與市場之間密切的良性互動關系，也反映著企業(yè)與生態(tài)和社會環(huán)境的和諧相處。正是在生產模式這一點上，先進制造業(yè)與傳統(tǒng)制造業(yè)迥然有別。

從中觀即產業(yè)體系的角度看，先進制造業(yè)表現為營銷網絡組織的先進性，是一種以產業(yè)鏈為主干、集群化為依托的網絡化市場組織。先進制造業(yè)是以現代生產業(yè)和發(fā)達的市場網絡為支撐的。先進制造業(yè)內部各產業(yè)部門、各企業(yè)之間，在投入產出方面存在著密切的聯(lián)系，需要通過價值鏈上的整合與協(xié)同、形成供應鏈聯(lián)盟和產業(yè)集群，從而組成高效率的市場系統(tǒng)。

通過上述分析，概括起來，可以得出先進制造業(yè)的簡明定義：先進制造業(yè)就是廣泛應用先進制造技術、采用先進制造模式、擁有先進市場網絡組織的工業(yè)生產系統(tǒng)?？捎脠D1來清楚表示先進制造業(yè)的理論模型。

二、先進制造技術的內涵與發(fā)展

一般認為：先進制造技術是將先進的機械制造技術、電子信息技術和自動化設備以及材料技術等高新技術和先進適用性技術，綜合應用于產品的研究與開發(fā)、設計、生產、管理和市場開拓、售后服務，并取得經濟社會效益的綜合技術，它們被統(tǒng)稱為先進制造技術。

先進制造技術一般分為四大類。（1） 現代設計技術，包括計算機輔助設計(CAD)、反求工程技術的新產品開發(fā)、基于并行工程的產品設計、文件設計技術與質量功能配置、再生產工程、綠色產品設計等。（2） 先進的制造工藝技術，包括計算機輔助制造(CAM)、少無切削制造技術、非機械加工制造技術、生長型加工和快速原型技術制造(RPM)、虛擬制造技術（VMP）等。（3） 綜合自動化技術，包括分布式數控技術(DNC)、柔性制造技術(FMT )、集成制造技術(CIMT)、智能制造技術(IMT)等。（4） 現代系統(tǒng)管理技術，包括制造資源計劃（MRPII）、準時制（JIT）及精益生產(LP)、敏捷制造（AM）、全球化制造(GM)和信息管理系統(tǒng)(IMS)、可持續(xù)發(fā)展技術和相關技術等。[4]

1994年初，美國聯(lián)邦科學、工程和技術協(xié)調委員會（FCCSET）下屬的工業(yè)和技術委員會先進制造技術工作組，曾經對先進制造技術的內涵首次作系統(tǒng)的說明，認為先進制造技術主要包括三個技術群：主體技術群、支撐技術群和制造基礎設施（制造技術環(huán)境）。這三部分構成一個完整的體系，缺一不可，否則很難發(fā)揮預期的整體功能效益。

與傳統(tǒng)制造技術相比，先進制造技術具有四大特征。（1） 它的基礎是優(yōu)質、高效、低耗、無污染或少污染工藝，并在此基礎上實現優(yōu)化及與新技術的結合，形成新的工藝與技術。（2） 傳統(tǒng)制造技術一般單指加工制造過程的工藝辦法，而先進制造技術覆蓋了從產品設計、加工制造到產品銷售、使用、維修整個過程。（3） 傳統(tǒng)制造技術一般只能駕馭生產過程中的物質流和能量流，隨著信息技術的列入，使先進制造技術成為能駕馭生產過程中的物質流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。（4） 傳統(tǒng)制造技術的學科、專業(yè)單一，界限分明，而先進制造技術的各專業(yè)、學科、技術之間的不斷交叉、融合，形成了綜合、集成的新技術。

目前在發(fā)達國家，先進制造技術發(fā)展的基本態(tài)勢是：其一，以數控機床、加工中心和工業(yè)機器人為標志的柔性制造單元系統(tǒng)，以柔性制造單元和自動、半自動物料輸送組合為標志的柔性制造系統(tǒng)，這兩個階段的先進制造技術已相當成熟。其二，以信息、工藝、物流、計算機集成為特點的集成技術已處于完善階段。其三，以設計智能化、單元化加工過程智能化和系統(tǒng)整體管理智能化為特征的智能集成制造系統(tǒng)，仍然處在研究與開發(fā)過程中。[5] 具體來看，呈現出以下幾大發(fā)展趨勢。

（1）數字化。它是制造技術、計算機技術、網絡技術與管理技術的交叉、融和、發(fā)展與應用的結果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產過程、生產系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。它包含了三大部分：以設計為中心的數字制造，以控制為中心的數字制造和以管理為中心數字制造。

（2）精密化。它一方面是指對產品、零件的精度要求越來越高，一方面是指對產品、零件的加工精度要求越來越高，如精密加工技術、細微加工技術、納米加工等。

（3）集成化。先進制造技術的集成化趨勢本質就是知識的集成。其具體表現在三個方面：現代技術的集成；加工技術的集成和企業(yè)管理技術的集成。

（4）網絡化。利用網絡，在產品設計、制造與生產管理等活動乃至企業(yè)整個業(yè)務流程中充分享用有關資源，即快速調集、有機整合與高效利用有關制造資源。制造技術的網絡化由兩個因素決定：一是生產組織變革的需要，一是生產技術發(fā)展的可能。

（5）虛擬化。虛擬技術是以計算機支持的仿真技術為前提，對設計、加工、裝配等工序統(tǒng)一建模，形成虛擬的環(huán)境、虛擬的過程、虛擬的產品、虛擬的企業(yè)，主要包括虛擬環(huán)境技術、虛擬設計技術和虛擬制造技術。

（6）智能化。制造系統(tǒng)正由原先的能量驅動型轉變?yōu)樾畔Ⅱ寗有停@就要求制造系統(tǒng)不但要具備柔性，而且還要表現出某種智能，以便應對大量復雜信息的處理、瞬息萬變的市場需求和激烈競爭的復雜環(huán)境。

（7）綠色化。環(huán)境保護與環(huán)境制約使先進制造技術逐漸向綠色化、可持續(xù)化發(fā)展。制造業(yè)的產品從構思開始，到設計階段、制造階段、銷售階段、使用與維修階段，直到回收階段、再制造各階段，都必須充分考慮環(huán)境保護。

三、先進制造模式的內涵與發(fā)展

由于資源、環(huán)境、市場需求變化及日趨激烈的市場競爭，對制造業(yè)市場變動能力、企業(yè)網絡組織結構、可持續(xù)發(fā)展等方面提出了更高的要求。傳統(tǒng)的大批量生產模式（即福特制生產模式）受到越來越多的挑戰(zhàn)，從而催生和創(chuàng)新出了一系列先進制造模式。關于先進制造模式國內外有許多不同看法。主要有兩種觀點：一是從制造科學和制造系統(tǒng)的角度出發(fā)，認為制造模式是一種典型的制造系統(tǒng)；另外一種觀點從管理的角度出發(fā)，從比較廣泛的范圍來看，認為先進制造模式是一種在生產和制造領域中應用的新生產方式和方法，或是一種制造戰(zhàn)略。

一般而言，制造模式具有典型的制造過程和運行機制，同時具備明確的功能、結構、通信和操作機制。它對于企業(yè)內部的信息流、物流和人流的管理具有明確的處理方法；對于企業(yè)外部的動態(tài)聯(lián)盟（包括市場銷售、供應鏈、資源、生產服務等）也具有相應的對策；最后對于上述問題的處理都具有相應的評價指標和方法。因此，制造模式是制造業(yè)為了提高產品質量、市場競爭力、生產規(guī)模和生產速度，以完成特定的生產任務而采取的一種有效的生產方式和一定的生產組織形式。現代先進制造生產模式是從傳統(tǒng)的制造生產模式中發(fā)展、深化和逐步創(chuàng)新而來。

簡單地說，所謂先進制造模式，就是圍繞企業(yè)的價值增值鏈，依據不同的環(huán)境、通過有效地組織各種要素形成的，可以在特定環(huán)境中達到良好效果的先進生產方式和運行管理機制。這種模式已經形成規(guī)范的概念、哲理和結構，可以供企業(yè)依據不同的環(huán)境條件，針對不同的制造目標來加以采用。

根據國際生產工程學會（CIRP）近10年的統(tǒng)計，發(fā)達國家所涌現的先進制造系統(tǒng)和先進制造生產模式多達33種。發(fā)達國家制造企業(yè)，特別是跨國公司和創(chuàng)新性中小企業(yè)已廣泛采用一些新的制造模式，如：柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、精益生產模式（LP）、清潔生產模式（CP）、高效快速重組生產系統(tǒng)、虛擬制造模式（VM）等。[6] 目前，正在開發(fā)下一代制造和生產模式，如：并行工程和協(xié)同制造（HM）、生物制造（BM）、遠程網絡制造（RM）、全球制造（GM）和下一代制造系統(tǒng)（NGMS）等。以下?lián)褚唵谓榻B八種主要的先進制造模式：

（1）精益生產模式（LP）。精益生產是美國麻省理工學院根據其IMVP的研究中對日本豐田生產方式的總結。精益生產的最終目標是要以具有最優(yōu)質量和最低成本的產品，對市場需求做出最迅速的響應。它的基本原則是消滅一切浪費和不斷改善。準時制作業(yè)、成組技術、彈性作業(yè)人數和尊重人性是精益生產的主要支柱。

（2）準時生產制（just-in-time）。又稱無庫存生產模式，其基本思想是訂單驅動，僅當下道工序需求該零件時，才將其生產出來，任何前提生產都是浪費。追求目標是零庫存、零廢品和零設備故障。它適合于相對穩(wěn)定的大批量流水線或重復生產作業(yè)。

（3）柔性制造系統(tǒng)（FMS）。柔性生產主要依靠有高度柔性的、以計算機數控機床生產為主的制造設備來實現多品種小批量生產。其優(yōu)勢是：增強制造企業(yè)的靈活性和應變能力，縮短產品生產周期，提高設備使用率和員工的勞動生產率以及改善生產模式從而大大推動了制造業(yè)的發(fā)展。

（4）敏捷制造。又稱靈捷制造，是美國通用汽車公司于1988年提出的，1992年美國政府將其作為“21世紀制造企業(yè)的戰(zhàn)略”。敏捷制造是新一代生產模式，是對已有生產模式的豐富和發(fā)展，它是柔性制造和精益生產發(fā)展的結果。敏捷制造包括產品制造機械系統(tǒng)的柔性、員工授權、制造商供應商關系、總體質量管理及企業(yè)重構。目前較權威的定義是：敏捷制造是一種結構，在這個結構中每個公司都能開發(fā)自己的產品并實施自己的經營戰(zhàn)略。構成這個結構的基石是三種基本資源：有創(chuàng)新精神的管理機構和組織，有技術、有知識的高素質人員和先進制造技術。敏捷源于這三種資源的有效集成。

（5）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）。是現代信息技術條件下的新一代制造系統(tǒng)。它以計算機來輔助制造系統(tǒng)的集成，以充分的、及時的信息交流或信息共享將企業(yè)的設計、工藝、生產車間以及供銷和管理部門集成為一個有機的整體，使他們相互協(xié)調的運作，以提高產品質量，縮短產品開發(fā)周期，提高生產效率，確保企業(yè)的整體效益，提高企業(yè)的競爭能力和生存能力。

（6）虛擬制造模式（VM）。是虛擬現實技術在制造中的應用。虛擬制造實際上是一種計算機科學技術，以信息技術、仿真技術、虛擬現實技術為支柱，在產品設計或制造系統(tǒng)的物理實現之前，就能使人體感覺到未來產品的性能或者制造系統(tǒng)的狀態(tài)，從而可以做出前瞻性的決策與優(yōu)化實施方案。從本質上講虛擬制造技術是對真實制造過程的動態(tài)模擬、仿真，是在計算機上制造數字產品，在虛擬制造環(huán)境中生產軟產品替代傳統(tǒng)的硬樣品進行試驗，對其性能和可制造性進行預測和評價，從而縮短產品的設計與制造周期，降低產品的開發(fā)成本，提高系統(tǒng)快速響應市場變化的能力。

（7）清潔生產模式（CP）。聯(lián)合國環(huán)境計劃署對清潔生產的定義為：清潔生產是一種新的創(chuàng)造性的思想，該思想將整體預防的環(huán)境戰(zhàn)略持續(xù)應用于生產過程、產品和服務中，以增加生態(tài)效率和減少人類及環(huán)境的風險。對生產過程，要求節(jié)約原材料和能源，淘汰有毒原材料，減降所有廢棄物的數量和毒性；對產品，要求減少從原材料提煉到產品最終處置的全生命周期的不利影響；對服務，要求將環(huán)境因素納入設計和所提供的服務中。總之，清潔生產是將環(huán)境保護延伸到企業(yè)內部的方方面面。清潔生產追求的目標有二：一是追求資源和能源的循環(huán)利用和綜合利用、不可再生資源和短缺資源的代用、廢棄物的資源化和再生利用；二是追求產品生產和消費過程與環(huán)境的相容，如采用低廢、無廢的清潔生產工藝。

（8）綠色制造(green manufacturing)是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現代制造模式，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中，對環(huán)境的影響(負作用)最小，資源效率最高，并使企業(yè)經濟效益和社會效益協(xié)調優(yōu)化。它具有以下基本特征。（1） 全球性――綠色制造的研究和應用將愈來愈體現全球化的特征和趨勢。（2） 配套性――以綠色設計和制造技術為中心的配套系統(tǒng)(綠色營銷、綠色標志、綠色教育、綠色法規(guī)等相關配套的社會支撐系統(tǒng))是綠色制造工程的發(fā)展方向。（3）集成性――將更加注重系統(tǒng)技術和集成技術的研究。例如，產品和工藝設計與材料選擇系統(tǒng)的集成、用戶需求與產品使用的集成、綠色制造的問題領域集成、綠色制造系統(tǒng)中的信息集成、綠色制造的過程集成等集成技術的研究將成為綠色制造的重要研究內容。（4） 智能性――人工智能和智能制造技術將在綠色制造研究中發(fā)揮重要作用。

四、先進市場網絡組織的內涵與發(fā)展

先進制造業(yè)是以現代生產業(yè)和發(fā)達的市場網絡為支撐的。激烈的市場競爭和快速多變的市場需求使制造業(yè)企業(yè)在生產過程中面臨著提高產品質量、縮短產品的生產銷售周期、降低企業(yè)運營成本和提升核心競爭力的壓力，這使得制造商、供應商、分銷商、零售商和研究機構間的聯(lián)系趨于緊密，并使其之間的界限逐漸淡化（如制造業(yè)服務業(yè)化），形成了新的市場網絡組織結構，集群、供應鏈是其典型的表現形式。先進市場網絡組織可以降低單個企業(yè)的經營風險，妥善地解決產品的設計、生產、供應、銷售等一系列環(huán)節(jié)中的問題，并降低企業(yè)的外部效應和外部交易成本，提高了企業(yè)和整個制造業(yè)的國際競爭力。

根據波特的價值鏈理論，每一個企業(yè)都是由進行設計、生產、營銷、交貨以及對產品起輔助作用的各種活動（材料供應、技術、人力資源、 售后服務等）的集合。這些活動在公司的價值創(chuàng)造中相互聯(lián)系，組成公司價值增值的鏈條，即為價值鏈。價值鏈并不是一些獨立活動的集合，而是相互依存的活動構成的一個系統(tǒng)。并且，一個公司價值鏈與其他經濟單位的價值鏈也是相連的，任何一個企業(yè)都存在于從供應商到消費者的價值鏈體系中，體系中各價值行為之間的聯(lián)系對公司競爭優(yōu)勢的大小有著至關重要的影響。因此，發(fā)展先進制造業(yè)需要對價值鏈上的活動進行整合與協(xié)同，以實現整條價值鏈的整體提升。

價值鏈上各環(huán)節(jié)的增值收益是不同的。通常可用微笑（價值鏈）曲線表示，在曲線左端（產業(yè)鏈上游）的知識產權開發(fā)企業(yè)，隨著研發(fā)和設計的投入，產品增值收益逐漸上升；在曲線右端（產業(yè)鏈下游）的品牌銷售企業(yè)，隨著品牌運作、銷售渠道的建立，產品增值收益也大幅上升；而弧底部分的成品裝配和低端產品為主的制造業(yè)則“流汗多拿錢少”，技術含量低、產品增值少，而且市場競爭激烈，容易被成本更低的同行所替代。

由于制造工藝的標準化以及“模塊化”技術的發(fā)展，產業(yè)內的各工序可以被調整與分割，通過把利潤遞減的制造環(huán)節(jié)外包轉移出去，跨國公司的經營重點從產品制造向產業(yè)鏈的兩端轉移，向上游主要是從事技術研發(fā)和產品設計；向下主要做銷售、做渠道、做品牌和服務等，從而使價值鏈上知識密集型的環(huán)節(jié)利潤遞增，先進制造產業(yè)鏈兩端的技術含量更高，附加價值也更高。

同時，先進制造業(yè)以發(fā)達的供應鏈網絡為依托。供應鏈是由供應商、制造商、分銷商（ 或配送中心）、零售商及用戶等實體組成的供需網絡，是跨越企業(yè)中多個職能部門活動的集合，它包括從訂單的發(fā)送和獲取、原材料的獲得、產品的制造，到產品分銷給銷售商及最終用戶的整個過程。它是在給最終顧客提品和服務的不同的過程和活動中所涉及的上下游相互聯(lián)系的組織網絡。供應鏈是相互合作共同控制、管理和改進從供應商到用戶的物流和信息流的多個相互聯(lián)系和依賴的組織的網絡。供應鏈是伴隨先進制造業(yè)出現的一種社會生產組織方式。有兩種基本模式：一是具有單一核心企業(yè)的供應鏈；二是多核心企業(yè)的供應鏈。隨著先進制造業(yè)的發(fā)展，產生了許多先進的供應鏈管理理念，如綠色供應鏈管理、敏捷供應鏈管理、逆向供應鏈管理、閉環(huán)供應鏈管理以及供應鏈聯(lián)盟等。發(fā)達國家在制造業(yè)不斷先進化的同時，其市場支撐體系也在不斷變革與創(chuàng)新。

五、先進制造業(yè)的基本特征

通過上述分析，我們可以對先進制造業(yè)的基本特征作一簡要概括。首先，與傳統(tǒng)制造業(yè)相比，先進制造業(yè)的“先進”主要體現在以下幾點：在生產方式方面，由單一產品的大規(guī)模、標準化生產，轉變?yōu)榭筛鶕鐣枨?，小批量、多品種生產，具有更強的靈活性和適應性；在生產關聯(lián)方面，先進制造業(yè)更加突出了產業(yè)間的生產鏈動態(tài)關聯(lián)和企業(yè)的全球生產配置；在生產理念方面，更注重依靠科技進步，減少能源消耗和環(huán)境污染、提高經濟效益、增加產品科技含量；在經濟發(fā)展方面，著眼于未來，更注重信息化程度、無形資產的比重、技術創(chuàng)新的能力，更重視節(jié)約型、集約化和可持續(xù)發(fā)展。

其次，先進制造業(yè)是一個動態(tài)演變的概念，它隨著時間、空間的變化而發(fā)展。在經濟發(fā)展的不同時期，先進制造業(yè)表現在不同的制造產業(yè)上。以三次產業(yè)革命為例，在第一次產業(yè)革命中，先進制造業(yè)以紡織、煤炭、冶金等產業(yè)為代表；第二次產業(yè)革命時，先進制造業(yè)表現在電力、鋼鐵、石化等制造業(yè)上；在20世紀40年代爆發(fā)的第三次產業(yè)革命，電子通信、航空航天、光機電一體化、生物醫(yī)藥、新材料等產業(yè)作為先進制造業(yè)在各國經濟中得到較快的發(fā)展。[7] 在空間方面，先進制造業(yè)在不同經濟發(fā)展水平的區(qū)域表現在不同的產業(yè)部門上，因此不同區(qū)域在選擇先進制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略時需結合實際情況進行產業(yè)選擇。

再次，先進制造業(yè)是一個開放的系統(tǒng)。其開放性一是表現為制造業(yè)已經不再局限于制造的生產環(huán)節(jié)，而是開放到了包括產前和產后的全過程；二是表現為通過網絡化組織向社會經濟領域的全面開放，尤其體現為制造業(yè)與生產業(yè)融為一體；三是表現為全球制造，即在全球范圍內整合資源，形成全球價值鏈和產業(yè)鏈體系。

最后，先進制造業(yè)本質上是一種先進的生產方式。發(fā)展先進制造業(yè)，不僅僅是一個技術進步問題，也不僅僅是一個產業(yè)結構轉型升級和產業(yè)發(fā)展問題，而是一場生產方式的深刻變革。如果說世界制造業(yè)的發(fā)展曾經歷了三個階段，即初級產品生產階段、加工裝配階段、自主知識產權階段，那么，先進制造業(yè)標志著制造業(yè)發(fā)展進入了一個新的歷史階段。

[參考文獻]

[1]陳寶森. 變革中的美國制造業(yè)[J]. 世界經濟與政治論壇，2004，（2）.

[2]楊大慶，譚鳳其. 世界先進制造業(yè)的發(fā)展經驗及其借鑒[J]. 北方經濟，2006，（2）.

[3]秦世俊. 世界先進制造業(yè)發(fā)展態(tài)勢[Z]. 維普資訊 省略 .

[4]李斌. 先進制造技術的發(fā)展與展望[J]. 制造業(yè)信息化，2004，（3）.

[5]楊叔子，吳波. 先進制造技術及其發(fā)展趨勢[J]. 求是，2004，（4）.

第6篇：虛擬制造技術的定義范文

虛擬現實(VR一Virtualreality)，又稱為靈境，是一種可以創(chuàng)造和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)，虛擬世界是由計算機生成的，通過視、聽、觸覺等作用于用戶，使之產生身臨其境的沉浸感、交互感。虛擬現實技術實際上是包括計算機圖形學、圖象處理與模式識別、智能接口技術、人工智能技術、多傳感器技術、語言處理與響應技術、網絡技術、并行處理技術和高性能計算機系統(tǒng)的集合。由于“需求推動”和“技術推動”的原因，虛擬現實技術在農業(yè)脫粒機械的開發(fā)與研究中有廣泛的應用，其前景十分誘人。虛擬現實技術發(fā)展較快，而且是十分活躍的技術領域之一美國、日本、英國等國的政府機構和許多大公司特別重視這方面的研究工作。

2虛擬現實技術

2.1虛擬現實技術的概念

什么是虛擬現實技術?至今為止，還沒有一個確切的定義。從本質上來講，虛擬現實技術是一種先進的以用戶為核心的計算機接口。通過給用戶提供諸如視、聽、觸覺等各種直觀而又自然的實時感知交互手段，實現用戶與環(huán)境直接地進行自然交互，從而達到身臨其境的感知。這里所謂環(huán)境就是由計算機生成的虛擬世界。虛擬現實技術有助于減少人與計算機的隔閡，有助于人在認識問題的認識空間與計算機的處理空間趨向一致.

2.2虛擬現實技術的特征虛擬現實技術有三個最突出的特征:交互性(Interaetivity)、沉浸感(Immersion)和想象(Imagi-nation)。即所謂的三I特征。

2.2.1交互性

指用戶與虛擬場景中的各種對象相互作用的能力，它是人機和諧的關鍵性因素。交互性包括對象的一可操作程序及用戶從環(huán)境中反饋的自然程度。虛擬場景中對象依據物理定律運動。VR是自主參考系，以用戶的視點變化進行虛擬交換，這個過程最重要的因素是實時性。

2.2.2沉浸感

這是VR系統(tǒng)的核心，使用戶投人到計算機生成的虛擬場景中去，用戶成為系統(tǒng)的一部分，有“身臨其境”之感。

2.2.3想像

VR不僅僅是一個用戶終端接口，而且可使用戶沉浸其中獲得新知識，提高感性和理性認識，從而產生新的構想。這種想像結果輸入到系統(tǒng)中去，系統(tǒng)會將處理后的狀態(tài)實時的顯示或由傳感器裝置反饋給用戶，如此反復，這是一個學習—創(chuàng)造—再學習—再創(chuàng)造的過程，因而可以說，VR是啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維的活動。

2.3虛擬現實的硬件與軟件

VR系統(tǒng)實際就是一個計算機系統(tǒng)，它必需有硬件與軟件的支持才能正常工作。計算機硬件包括PC、工作站和超級計算機以及各種實現視、聽、觸、嗅、力覺效果的輸人輸出設備。而軟件集成了開發(fā)虛擬現實所需的模擬管理、實時描繪，目標管理，動畫插人、傳感器輸人、紋理映射、圖形顯示等各種功能，提高了虛擬現實系統(tǒng)的開發(fā)效率。以下介紹一些常用的輸人輸出設備和虛擬現實開發(fā)軟件。

2.3.1常用的輸人設備

二維鼠標器。二維鼠標器是一個二自由度的輸人設備。浮動鼠標器.浮動鼠標器在桌面上類似于上述的二維鼠標器，但當它離開桌面后，就成為一個六自由度的鼠標器。手持式操縱器。手持式操縱器包含一個位置跟蹤探測器和幾個按鈕，專門放在手中使用。力矩球。力矩球安裝在一個小型的固定平臺上，可以提供六自由度的功能。數據手套.數據手套可以探測手指間的相對運動。當手運動時，手套檢測這些活動，并向計算機送出電信號，這些電信號可轉化為虛擬手的動作，你可以看到虛擬手隨著你的真手在虛擬環(huán)境中活動。數據手套允許手去抓或推動虛擬物體。數據衣。數據衣是一種穿在參與者身上，把他的整個身體中各部位的數據輸人到計算機的裝置。它可以使虛擬環(huán)境的虛擬人，隨參與者一起活動。語音識別。語音識別是一種很有發(fā)展前途的虛擬現實輸人技術.它允許參與者對著連接計算機的拾音器說話，而不需要鍵盤和其他手工操作的設備輸人數據。

2.3.2常用的輸出設備

立體聲耳機。聲音可以大大增強虛擬環(huán)境中的真實程度，立體聲耳機使得參與者在虛擬現實環(huán)境中有一種身臨其境的感覺。立體眼鏡。人的視覺在虛擬環(huán)境中起著重要的作用。為了增強虛擬環(huán)境的現實感，參與者在虛擬環(huán)境中所看到的物體和景物必須具有立體感。立體眼鏡可以為參與者提供立體圖像。頭盔式顯示器。這是一種當前比較高級的虛擬現實設備。它由一個立體圖像顯示器，一副立體聲耳機和一個位置跟蹤設備組成。位置跟蹤設備用于將參與者的頭部位置及運動方向告訴計算機，計算機據此調整該參與者的圖像，從而使得呈現的圖像更富于真實感。

2.3.3虛擬現實常用的開發(fā)軟件

虛擬現實常用的圖形建模軟件有OPENGL、CAD、3DS一MAX等等。典型的虛擬現實軟件包有MR、WTK、PROvision系統(tǒng)等。MR(minimalreality)是由美國Alberta大學的MarkGreen教授和他領導的開發(fā)隊伍開發(fā)的用于虛擬現實環(huán)境的工具包，對于那些希望進行虛擬現實研究的機構而言，MR可以被免費使用。WTK(WorldToolKit)是由SensensCorpora-tion開發(fā)，用于虛擬環(huán)境的應用開發(fā)環(huán)境。WTK與硬件無關，可以在PC到SGI工作站上運行。而PROVision系統(tǒng)是由SGI公司開發(fā)的。

3虛擬現實技術在農業(yè)脫粒機械開發(fā)研究中的應用

虛擬現實技術在農業(yè)脫粒機械開發(fā)研究中主要應用于以下幾個領域:

3.1虛擬制造與設計

虛擬制造系統(tǒng)其本質是以計算機支撐的仿真技術為前提的一個交流信息化的計算機系統(tǒng)，是現實制造系統(tǒng)在虛擬環(huán)境下的映射。把虛擬的模板顯示在正加工的工件上，工人根據此模板控制代加工過程。傳統(tǒng)生產方法是先做樣機、實驗、然后投人正式生產，而在虛擬現實條件下，計算機生成全部工件原形，然后對虛擬原形進行預裝配，在預裝配同時還能進行碰撞檢測、階段性的性能檢測等，若對測試結果不滿意，還可對工件設計圖進行實時修改。在制造過程中，所有步驟預先在計算機上設計完成，大大減少了設計更改、錯誤和返工等浪費。“虛擬原形”代替“真實零部件”進行預裝配提高了可靠性，節(jié)約了大量原材料。

3.2農業(yè)脫粒機械的實驗仿真研究

脫粒裝置是脫粒機械的核心部分，它在很大程度上決定了機器的脫粒質量與生產率，而且對分離清選也有很大影響。在就喂人量、滾筒速度、凹板柵欄間距、脫粒間隙等因素對脫盡率、破損率、夾損失率、含雜率與單位功耗等脫粒性能指標進行研究時，由于脫粒過程的復雜性、非線性，實驗費用大，開發(fā)周期長，往往都先作計算機仿真實驗。傳統(tǒng)的數值仿真，其結果都是以數值、曲線表示，不直觀，而且有些信息表達不出來。而采用虛擬現實技術，將其復雜的數據計算和數據處理推向后臺，用戶與圖形打交道，通過交互方式的方法可獲取仿真過程，可千預和引導計算機并最終獲得計算機結果的圖形、顏色、靜態(tài)和動態(tài)畫面，使研究者了解仿真過程和發(fā)展的趨勢，理解計算機數值仿真難以“體驗”的過程。同時可以提高仿真精度和仿真效率，降低對用戶的操作水平.

第7篇：虛擬制造技術的定義范文

先進制造技術是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地吸收機械、信息、材料及現代管理技術等方面最新的成果，并將其綜合應用于產品開發(fā)與設計、制造、檢測、管理及售后服務的制造全過程，實現優(yōu)質、高效、低耗、清潔、敏捷制造，并取得理想技術經濟效果的前沿制造技術的總稱。從本質上可以說，先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術、信息技術、自動化技術和現代管理技術等的有機融合。

先進制造技術是制造業(yè)21世紀發(fā)展的方向。先進制造技術的特點如下：

(1)先進制造技術貫穿了從產品設計、加工制造到產品銷售及使用維修等全過程，成為“市場一產品設計一制造一市場”的大系統(tǒng)。而傳統(tǒng)制造工程一般單指加工過程。

(2)先進制造技術充分應用計算機技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術、管理技術等的最新成果，各專業(yè)、學科間不斷交叉、融合，其界限逐漸淡化甚至消失。

(3)先進制造技術是技術、組織與管理的有機集成，特別重視制造過程組織和管理體制的簡化及合理化。先進制造技術又可看作是硬件、軟件、人件和支持網絡（技術的與社會的）綜合與統(tǒng)一。

(4)先進制造技術并不追求高度自動化或計算機化，而是通過強調以人為中心，實現自主和自律的統(tǒng)一，最大限度地發(fā)揮人的積極性、創(chuàng)造性和相互協(xié)調性。

(5)先進制造技術是一個高度開放、具有高度自組織能力的系統(tǒng)，通過大力協(xié)作，充分、合理地利用全球資源，不斷生產出最具競爭力的產品。

(6)先進制造技術的目的在于能夠以最低的成本、最快的速度提供用戶所希望的產品，實現優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產，并取得理想的技術經濟效果。

美國從90年代初相繼提出了先進制造技術計劃、TEAM計劃、下一代制造（NGM)技術計劃、美國國家關鍵技術等，德國提出了“生產2000”計劃、“生產2000+”計劃、“微系統(tǒng)2000”計劃等、日本提出了智能制造系統(tǒng)計劃、韓國提出了高級先進技術國家計劃(G-7計劃）等。

圖1為先進制造技術的體系結構。

美國喬治?華盛頓大學于90年代初成立了由45位著名的未來學家和技術專家組成的新興技術預測委員會，在1996年的預測中，從可以預見到的最重要的技術進步中挑選85項將要出現的技術。共分為12個大類。其中在第類：制造業(yè)與機器人中有如下技術：

(1)計算機集成制造系統(tǒng)。在2012年，80%的工廠生產將實現計算機集成化；(2)生產自動化。到2015年，由于實現了生產自動化，工廠的就業(yè)人數在勞動力總人數中所占的比例將下降到10%以下；(3)大批量定制。到2011年，汽車、電器等30%以上的產品將廣泛實現大批量定制生產；(4)先進的機器人。到2016年，帶有傳感輸人、具有決策和學習功能、可移動的機器人將投放市場；(5)納米技術。到2016年，微型機器和納米技術將投人商業(yè)應用。

可以認為，這五種技術是最重要的先進制造技術。限于篇幅，這里僅對計算機集成制造系統(tǒng)和大批量定制作一簡單的介紹。這兩種技術對企業(yè)的影響范圍較大，有較大的適用性。

先進制造技術的發(fā)展趨勢可以概括為：

(1)數字化。在這方面，人們提出了CIMS、數字化工廠等概念。通過CAX(CAD，CAPP，CAE,CAM)系統(tǒng)和PDM系統(tǒng)，進行產品的數字化設計、仿真，并結合數字化制造設備，進行自動加工。并采用MRPII/ERP系統(tǒng)，對整個企業(yè)的物流、資金流、管理信息流和人力資源進行數字化管理。進一步的發(fā)展是，通過數字化的供應鏈管理（SCM)系統(tǒng)和客戶關系管理(CRM)系統(tǒng)，支持企業(yè)與供應商和客戶的合作。網絡技術的發(fā)展使企業(yè)內部和外部的數字化運作更加方便。

(2)知識化。知識將成為企業(yè)的最重要的生產要素，技術創(chuàng)新將是企業(yè)最重要的生存和競爭能力。知識管理技術、學習型組織等將受到越來越大的重視。

(3)模塊化。產品的模塊化和企業(yè)的模塊化將使企業(yè)能快速地、低成本地生產出顧客所需要的個性化產品。

    (4)微小化。微機械及制造技術正在迅速發(fā)展，這將導致一大類全新的產品，深刻改變人們的生活。

(5)綠色化。強調產品和制造過程對環(huán)境的友好性。 2計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

自從美國的Harringtong博士在1973年提出CIMS概念以來，CIMS在世界上走過了曲折的道路，人們對C1MS的本質認識有了巨大的變化，主要是:現代制造業(yè)的方向并不只是計算機的集成，信息的集成，而是人、技術、組織的整體集成，包括功能集成、組織集成、信息集成、過程集成、知識集成和企業(yè)間的集成⑷。由于計算機集成制造系統(tǒng)這一詞容易使人誤解，以為只要將計算機集成在一起就能構造成一個先進的制造系統(tǒng)。為此，我國的一些學者提出了現代集成制造系統(tǒng)（CIMS，ContemporaryInte?gratedManufacturingSystems)的概念。當前，CIMS的發(fā)展有以下特點。

2.1集成化

CIMS中有以下幾個關鍵的信息集成系統(tǒng)。CIMS在這些系統(tǒng)的基礎上進一步實現企業(yè)的總體集成。

(1)ERP(企業(yè)資源計劃）系統(tǒng)：國外有名的系統(tǒng)是SAP,Oracle，Baan，IBM等，國內有金蝶、用友、開思等。ERP系統(tǒng)集成了企業(yè)中的生產管理、財務、人事、采購、銷售等子系統(tǒng)。系統(tǒng)涉及面廣，十分龐大，對人員素質、數據和流程規(guī)范性要求髙，因此實施難度大，成功率不高。

(2)CAD/CAPP/CAM一體化：目前雖然有些CAD系統(tǒng)可以支持CAD/CAPP/CAM-體化，但主要針對基本上都采用數控加工的零件，如PRO/E軟件。由于不同產品中的零件差別很大，每個企業(yè)的加工條件和水平也不相同，因此復雜零件的CAD/CAPP/CAM-體化還沒有通用的系統(tǒng)。

(3)PDM(產品數據管理）系統(tǒng)：被用于管理和控制由CAX(CAD、CAPP、CAE、CAM等的統(tǒng)稱)系統(tǒng)所形成的大量的信息，避免花費很多時間去尋找本應該垂手可得的信息。PDM是設計自動化技術系統(tǒng)的核心，在產品的整個生命周期內管理全部的產品知識和信息，并為產品開發(fā)過程中的各個應用系統(tǒng)提供所需的數據，為不同應用系統(tǒng)提供集成平臺。PDM系統(tǒng)以產品數據庫為底層支持，以B〇M為組織核心，把定義最終產品的所有工程數據和文檔聯(lián)系起來，實現產品數據的組織、控制和管理。PDM系統(tǒng)一般是由CAD軟件開發(fā)商所開發(fā)的。因此，同一軟件公司的CAD系統(tǒng)和PDM系統(tǒng)能很好的無縫集成，而來自不同軟件公司的CAD系統(tǒng)和PDM系統(tǒng)間的集成性就差多了。PDM系統(tǒng)的實施難度比CAD系統(tǒng)要大，因為前者涉及管理、組織等問題。

(4)工作流管理系統(tǒng)：主要用于辦公自動化，是企業(yè)管理層的信息集成系統(tǒng)。目前工作流管理系統(tǒng)與知識管理系統(tǒng)緊密結合起來，使企業(yè)的知識得以共享和保存。

2.2網絡化

以因特網為代表的網絡技術正在制造業(yè)中產生越來越大的影響。人類正在進入一個新的時代--網絡經濟時代，在制造業(yè)中，也正在出現一種新的模式--網絡化制造模式。在網絡化制造中，新的網絡空間與傳統(tǒng)的物理空間緊密結合，產生出各種新思想、新觀點、新方法和新系統(tǒng)。制造企業(yè)將利用因特網進行產品的協(xié)同設計和制造；通過因特網，企業(yè)將與顧客直接聯(lián)系，顧客將參與產品設計，或直接下訂單給企業(yè)進行定制生產，企業(yè)將產品直接銷售給顧客；由于因特網無所不到，市場全球化和制造全球化將是企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分；由于在因特網上信息傳遞的快捷性，并由于制造環(huán)境變化的激烈性，企業(yè)間的合作越來越頻繁，企業(yè)的資源將得到更加充分和合理的利用。企業(yè)內聯(lián)網（Intranet)/外聯(lián)網（Extranet)也將極大地改變企業(yè)內的組織和管理模式，將有效地促進企業(yè)員工的信息和知識的交流和共享〔5〕。

2.3敏捷化

進人21世紀，企業(yè)將面對日益激烈的國際化競爭的挑戰(zhàn)，另一方面，企業(yè)可以利用制造全球化的機遇，專注發(fā)展自己有優(yōu)勢的核心能力及業(yè)務，而將其它任務外包和外協(xié)。企業(yè)將變得更加敏捷，對市場的變化將有更快的反應能力。但這些需要新的信息技術的支持，如供應鏈管理系統(tǒng)，促進企業(yè)供應鏈反應敏捷、運行髙效，因為企業(yè)間的競爭將變成企業(yè)供應鏈間的競爭；又如客戶關系管理系統(tǒng)，使企業(yè)為客戶提供更好的服務，對客戶的需求作出更快的響應。2.4虛擬化虛擬制造可以簡單地理解為“在計算機內制造”，通過應用集成的、用戶友好的軟件系統(tǒng)生成“軟樣機”，對產品、工藝和整個企業(yè)的性能進行仿真、建模和分析。虛擬制造包括:虛擬設計、虛擬裝配和虛擬加工過程。新產品的開發(fā)需要考慮很多因素。例如在開發(fā)一種新車型時，其美學的創(chuàng)造性要受到安全性、人機工程學、可制造性及可維護性等多方面的制約。在虛擬設計中，利用虛擬原型在可視化方面的強大優(yōu)勢以及可交互地探索虛擬物體的功能，對產品進行幾何、制造和功能等方面的交互建模與分析，快速評價不同的設計方案，可以從人機工程學角度檢查設計效果，設計師可直接參與操作模擬，移動部件和進行各種試驗，以確保設計的準確性。這種技術的特點是:①及早看到新產品的外形，以便從多方面觀察和評審所設計的產品；②及早發(fā)現產品結構空間布局中的干涉和運動機構的碰撞等問題；③及早對產品的可制造性有清楚的了解。美國波音飛機公司在設計波音777飛機中采用了虛擬制造技術。采用飛行仿真器及虛擬原型技術在各種模擬的條件下，對飛機進行飛行試驗。

2.5智能化

例如，隨著CAD系統(tǒng)中知識的積累，CAD系統(tǒng)的智能化程度將大幅度提髙。這種智能化具體表現為:①智能地支持設計者的工作，而且人機接口也是智能的。系統(tǒng)能領會設計人員的意圖，能夠檢測失誤，回答問題，提出建議方案等;②具有推理能力，使不熟練的設計者也能做出好的設計來。

2.6綠色化

包括綠色產品和綠色制造。要求產品的零部件易回收、可重復使用、盡量少用污染材料、在整個產品的制造和使用過程中排廢少、對環(huán)境的污染要盡可能的小、所消耗的能量也盡可能的少。要求制造和使用具有潔凈性。產品和制造過程的綠色化，不僅要求企業(yè)把環(huán)境保護當作自己的重要使命，同時也是企業(yè)未來生存和發(fā)展的戰(zhàn)略。因為不注意環(huán)境保護的企業(yè)將被市場所淘汰。

3大批量定制

當前我國已進人買方市場，一般產品和一般的制造能力嚴重過剩；隨著市場競爭的國際化，用戶可以在更廣泛的范圍內選擇自己需要的產品，用戶對產品的質量、價格和新穎性的要求越來越高。許多企業(yè)都在探索如何在這種新環(huán)境中生存和發(fā)展。大批量定制（MC，MassCustomization)就是一種很有前途的生產模式。大批量定制又稱大規(guī)模定制、大規(guī)?？蛻艋a、批量定制、批量客戶化等。

從理論上講，大批量定制要實現以大批量的低成本和短交貨期生產用戶定制的單件產品，但實際上，大批量定制可以看作是一種低成本、快速滿足用戶個性化需求的產品設計、制造和營銷的新概念、新模式和新實踐。大批量生產和單件產品的定制生產一直是兩種水火不相容的生產方式。實現大批量定制不僅僅是技術問題，還涉及到組織、管理和技術的全面變革。真正實現大批量定制也并非是一個企業(yè)的事情，需要全行業(yè)、全社會的共同努力。因此，大講:量定制是一個大系統(tǒng)工程。

大批量定制從產品和過程兩個方面對制造系統(tǒng)及產品進行了優(yōu)化，或者說產品維（空間維）和過程維（時間維）的優(yōu)化。其中，產品維優(yōu)化的主要內容是：

(1)正確區(qū)分用戶的共性和個性需求；

(2)正確區(qū)分產品結構中的共性和個性部分;

(3)將產品維的共性部分歸并處理；

(4)減少產品中的定制部分。

過程維優(yōu)化的主要內容是：

(1)正確區(qū)分生產過程中的大批量生產過程環(huán)節(jié)和定制過程環(huán)節(jié)；(2)減少定制過程環(huán)節(jié)，增加大批量生產過程環(huán)節(jié)。

圖2描述了大批量定制中的產品維和過程維優(yōu)化的基本原理。這里將企業(yè)產品中的各種零部件分為兩大類，一類是通用零部件，另一類是定制零部件。產品維優(yōu)化方向是減少定制零部件數。這里還將產品的生產環(huán)節(jié)分成兩部分，一部分是大批量生產環(huán)節(jié)，另一部分是定制環(huán)節(jié)，過程維優(yōu)化方向是減少定制環(huán)節(jié)數。大批量定制的實質是要減少圖2中的小矩形面積，理想的情況是該面積為零，但這實際上是不可能的。

圖2大批量定制中的產品維和過程維優(yōu)化的基本原理大批量定制的典型案例有：

(1)美國萊維?斯特勞斯（LeviStrauss)服裝公司：該公司可以向用戶提供多達近千種不同的款式、花色，加上量體裁衣的服務，以保證用戶獲得稱心如意的牛仔褲。用戶只需多付10美元即可根據腰圍等個人尺寸在流水線上定制。公司的營業(yè)額上升了三成，庫存急劇減少，經營成本大幅降低。

(2)寶潔公司（P&G):把洗發(fā)劑的配方增加到5萬多種，只要顧客能拿出頭發(fā)的油性酸性指標，就可以按通常價格給顧客定制專用洗發(fā)劑。

(3)日本松下自行車工業(yè)公司：每輛車都是根據用戶的身體重量和愛好特制的，價格僅比現成的型號高10%，兩星期內交貨。不同定制的自行車中，大量零部件則是采用標準化戰(zhàn)略進行設計和制造的。

(4)福特公司：發(fā)動機的模塊化設計，即對6缸、8缸、10缸和12缸等不同規(guī)格的發(fā)動機結構進行調整，使其絕大部分組件都能通用，以盡可能少的規(guī)格部件實現最大的靈活組合。不同規(guī)格的發(fā)動機可在一條生產線上加工。每年節(jié)約數億美元。

(5)海爾集團：以58大門類9200個規(guī)格品種為素材，再加上提供的上千種“佐料”--2萬多個基本功能模塊，經銷商和消費者可自由地將這些“素材”和“佐料”組合，形成獨具個性的產品。目前可以提供適合B2B2C的模塊化網絡家電9萬種以上。

(6)波音公司：面對結構復雜、品種繁多、零件數以百萬計的大型民用客機，將飛機中的零部件分為三類:第一類是基本的、穩(wěn)定的無個性特性件、第二類是用戶的可選件、第三類是用戶特定的零部件。由于前兩類的數量占了一架飛機的工作量90%左右，這樣接到訂單90%的工作量已經完成或接近完成，這就大大縮短了生產周期，庫存量也不高，生產成本也降低了。并且波音公司在飛機模塊化設計的基礎上，開發(fā)了一個飛機配置設計及制造資源管理系統(tǒng)。波音的銷售代表在與用戶談判時，可以利用便攜式計算機上的這個軟件系統(tǒng)與用戶協(xié)同配置飛機。這一軟件能直接從構型庫中存取數據。銷售人員能向用戶展示各種選項將如何影響飛機的價格和重量。這些信息有助于用戶作出考慮周全的經營決策。

第8篇：虛擬制造技術的定義范文

論文摘要：在機械設計中引入CAD技術,可以解決機械企業(yè)中重復性設計多、信息資源利用率低的難題,縮短產品開發(fā)周期,具有巨大的經濟效益和應用前景。

1CAD技術的發(fā)展

CAD(ComputerAidedDesign)是計算機輔助設計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數值計算能力，輔助工程技術人員進行工程或產品的設計與分析，達到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術。自1950年計算機輔助設計（CAD）技術誕生以來，已廣泛地應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，產品的設計效率飛速地提高。現已將計算機輔助制造技術（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和產品數據管理技術（ProductDataManagement，PDM）及計算機集成制造系統(tǒng)（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一體。

產品設計是決定產品命運的研究，也是最重要的環(huán)節(jié)，產品的設計工作決定著產品75%的成本。目前，CAD系統(tǒng)已由最初的僅具數值計算和圖形處理功能的CAD系統(tǒng)發(fā)展成為結合人工智能技術的智能CAD系統(tǒng)（ICAD）(IntelligentCAD)。21世紀，ICAD技術將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時代制造業(yè)對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應能力。

以智能CAD（ICAD）為代表的現代設計技術、智能活動是由設計專家系統(tǒng)完成。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領域內專家設計的過程，采用單一知識領域的符號推理技術，解決單一領域內的特定問題。該系統(tǒng)把人工智能技術和優(yōu)化、有限元、計算機繪圖等技術結合起來，盡可能多地使計算機參與方案決策、性能分析等常規(guī)設計過程，借助計算機的支持，設計效率有了大大地提高。

2三維CAD技術在機械設計中的優(yōu)點

通過實際應用三維CAD系統(tǒng)軟件,筆者體會到三維CAD系統(tǒng)軟件比二維CAD在機械設計過程中具有更大的優(yōu)勢,具體表現在以下幾點:

2.1零件設計更加方便

使用三維CAD系統(tǒng),可以裝配環(huán)境中設計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動畫演示出來,使人一目了然。

2.2裝配零件更加直觀

在裝配過程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關系,若裝配不正確即予以顯示,另外,零件還可以隱藏,在隱藏了外部零件的時候,可清楚地看到內部的裝配結構。整個機器裝配模型完成后還能進行運動演示,對于有一定運動行程要求的,可檢驗行程是否達到要求,及時對設計進行更改,避免了產品生產后才發(fā)現需要修改甚至報廢。

2.3縮短了機械設計周期

采用三維CAD技術,機械設計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設計和生產效率。在用三維CAD系統(tǒng)進行新機械的開發(fā)設計時,只需對其中部分零部件進行重新設計和制造,而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息,使機械設計的效率提高了3~5倍。同時,三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設計能力,能夠通過快速重構,得到一種全新的機械產品。

2.4提高機械產品的技術含量和質量

由于機械產品與信息技術相融合,同時采用CADCIMS組織生產,機械產品設計有了新發(fā)展。三維CAD技術采用先進的設計方法,如優(yōu)化、有限元受力分析、產品的虛擬設計、運動方針和優(yōu)化設計等,保證了產品的設計質量。同時,大型企業(yè)數控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工,一致性很好,保證了產品的質量。

3CAD技術在機械設計中的應用

3.1零件與裝配圖的實體生成

3.1.1零件的實體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線框模型、表面模型和實體模型。在許多具有實體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實體造型模塊中,系統(tǒng)提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體。對簡單的零件,可通過對其進行結構分析,將其分解成若干基本體,對基本體進行三維實體造型,之后再對其進行交、并、差等布爾運算,便可得出零件的三維實體模型。

對于有些復雜的零件,往往難以分解成若干個基本體,使組合或分解后產生的基本體過多,導致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿足機器零件三維實體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實體造型中通過拉伸或旋轉得到新的“基本體”,進而通過交、并、差等得到所需要零件的三維實體造型。

3.1.2實體裝配圖的生成。在零件實體構造完成后,利用機器運動分析過程中的資料,在運動的某一位置,按各零件所在的坐標進行“裝配”,這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實現。

3.2模具CAD/CAM的集成制造

隨著科學技術的不斷發(fā)展,制造行業(yè)的生產技術不斷提高,從普通機床到數控機床和加工中心,從人工設計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業(yè)正向數字化和計算機化方向發(fā)展。同時,模具CAD/CAM技術、模具激光快速成型技術(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現代制造技術。

一個完整的CAD/CAM軟件系統(tǒng)是由多個功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數控加工、有限元分析、動態(tài)顯示等。這些模塊應以工程數據庫為基礎,進行統(tǒng)一管理,而實體造型是工程數據的主要來源之一。3.3機械CAE軟件的應用

機械CAE系統(tǒng)的主要功能是:工程數值分析、結構優(yōu)化設計、強度設計評價與壽命預估、動力學/運動學仿真等。CAD技術在解決造型問題后,才能由CAE解決設計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結構合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態(tài)特性等。

4CAD前沿技術與發(fā)展趨勢

4.1圖形交互技術

CAD軟件是產品創(chuàng)新的工具,務求易學好用,得心應手。一個友好的、智能化的工作環(huán)境可以開拓設計師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創(chuàng)造性的工作中。因此,智能化圖標菜單、“拖放式”造型、動態(tài)導航器等一系列人性化的功能，為設計師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識別、語言識別和特征手勢建模等新技術也正在研究之中。

4.2智能CAD技術

CAD/CAM系統(tǒng)應用逐步深入,逐漸提出智能化需求.設計是一個含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動。智能CAD/CAM是發(fā)展的必然方向。智能設計在運用知識化、信息化的基礎上，建立基于知識的設計倉庫,及時準確地向設計師提品開發(fā)所需的知識和幫助,智能地支持設計人員，同時捕獲和理解設計人員意圖、自動檢測失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能,使設計新手也能做出好的設計來,現代設計的核心是創(chuàng)新設計,人們正試圖把創(chuàng)新技法和人工智能技術相結合應用到CAD技術中,用智能設計、智能制造系統(tǒng)去創(chuàng)造性指導解決新產品、新工程和新系統(tǒng)的設計制造,這樣才能使我們的產品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)造性。

4.3虛擬現實技術

虛擬現實技術在CAD中已開始應用,設計人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產品,可以從人機工程學角度檢查設計效果,可直接操作模擬對象,檢驗操作是否舒適、方便,及早發(fā)現產品結構空間布局中的干涉和運動機構的碰撞等問題,及早看到新產品的外形,從多方面評價所設計的產品.虛擬產品建模就是指建立產品虛擬原理或虛擬樣機的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進行加工、測試、仿真和分析,以評價其性能,可制造性、可裝配性、可維護性和成本、外觀等,基于虛擬樣機的試驗仿真分析,可以在真實產品制造之前發(fā)現并解決問題,從而降低產品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動態(tài)企業(yè)聯(lián)盟將成為CAD技術在電子商務時代繼續(xù)發(fā)展的一個重要方向.另外,隨著協(xié)同技術、網絡技術、概念設計面向產品的整個生命周期設計理論和技術的成熟和發(fā)展,利用基于網絡的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術,實現真正的全數字化設計和制造,已成為機械設計制造業(yè)的發(fā)展趨勢。

參考文獻

[1]黃森彬主編.機械設計基礎.高等教育出版社.

[2]榮涵銳.新編機械設計CAD技術基礎〔M〕.北京:機械工業(yè)出版社,2002.

[3]徐建平,盛和太.精通AutoCAD2005[M].北京:清華大學出版社,2004.

第9篇：虛擬制造技術的定義范文

1引言

隨著全球經濟一體化的進程加快以及信息技術的迅猛發(fā)展，現代制造業(yè)環(huán)境發(fā)生了重大的變化。與此同時，現代制造業(yè)隨之出現了適應這種發(fā)展的新模式和新哲理，其核心在于：在制造企業(yè)中全面推行數字設計與制造技術，通過在產品全生命周期中的各個環(huán)節(jié)普及與深化計算機輔助技術，系統(tǒng)及集成技術的應用，促進傳統(tǒng)機械產業(yè)在各方面的技術革新，使企業(yè)的設計、制造、管理技術水平全面提升，在全球市場競爭環(huán)境中生存發(fā)展并不斷地擴大其競爭優(yōu)勢。

2？數字化設計的概念

“數字化”是指信息（計算機）領域的數字（二進制）技術向人類生活各個領域全面推進的過程。“數字化設計與制造技術”是指利用計算機軟硬件及網絡環(huán)境，實現產品開發(fā)全過程的一種技術，即在網絡和計算機輔助下通過產品數據模型，全面模擬產品的設計、分析、裝配、制造等過程。數字化設計與制造不僅貫穿企業(yè)生產的全過程，而且涉及企業(yè)的設備布置、物流物料、生產計劃、成本分析等多個方面。數字化設計與制造技術的應用可以大大提高農業(yè)機械產品開發(fā)能力、縮短產品研制周期、降低開發(fā)成本、實現最佳設計目標和企業(yè)間的協(xié)作，使企業(yè)能在最短時間內組織全球范圍的設計制造資源共同開發(fā)出新產品，大大提高企業(yè)的競爭能力。

3？機械產品領域的數字化設計

3.1機械產品數字化設計的一般過程

機械產品的數字化設計形象直觀，干涉檢查、強度分析、動態(tài)模擬、優(yōu)化設計、外觀及色彩設計等采用數字樣機實現，設計錯誤少，設計周期短、成本低。

（1）總體方案設計是根據希望達到的目的或應實現的功能，考慮已知約束，進行機械產品的全局設計，構思形成比較完善的設計方案。

（2）建立參數化運動模型是指進行機械各部分的具體設計，首先確定各零件的形狀、結構、尺寸和公差等，并在計算機上進行參數化建模。

（3）虛擬裝配是通過裝配模塊完成各零件的組裝，形成整機。裝配是運動仿真的前提保障，裝配關系的正確與否直接影響著運動仿真的結果，裝配前首先要確定運動的各構件以及各構件之間的運動副。確定好各構件及各構件之間的運動副之后，即可通過選擇構件和運動副組成機構，最后由各機構組成整機，并為仿真做準備。

3.2機械產品數字化設計的主要技術

機械產品的數字化設計與制造技術集成了現代設計制造過程中的多項先進技術，包括三維建模、裝配分析、優(yōu)化設計、系統(tǒng)集成、產品信息管理、虛擬設計與制造、多媒體和網絡通訊等，是一項多學科的綜合技術。其核心技術主要有：

（1）CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM。CAD/CAE/CAPP/CAM分別是計算機輔助設計、計算機輔助工程、計算機輔助工藝過程設計和計算機輔助制造的英文縮寫，它們是制造業(yè)信息化中數字化設計與制造技術的核心，是實現計算機輔助產品開發(fā)的主要工具。PDM技術集成是管理與產品有關的信息、過程及人與組織，實現分布環(huán)境中的數據共享，為異構計算機環(huán)境提供了集成應用平臺，從而支持CAD/CAPP/CAM/CAE系統(tǒng)過程的實現？。

（2）異地、協(xié)同設計。在因特網和企業(yè)內部網的環(huán)境中，進行產品定義與建模、產品分析與設計、產品數據管理及產品數據交換等，異地、協(xié)同設計系統(tǒng)在網絡設計環(huán)境下為多人、異地實施產品協(xié)同開發(fā)提供支持工具。

（3）基于知識的設計。將產品設計過程中需要用到的各類知識、資源和工具融到基于知識的設計系統(tǒng)之中，支持產品的設計過程，是實現產品創(chuàng)新開發(fā)的重要工具。

（4）虛擬設計、虛擬制造。綜合利用建模、分析、仿真以及虛擬現實等技術和工具，在網絡支持下，采用群組協(xié)同工作，實現產品設計、制造的本質過程，包括產品的設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質量檢驗，并進行過程管理與控制等。

（5）綠色設計。是面向環(huán)保的設計，包括支持資源和能源的優(yōu)化利用、污染的防止和處理、資源的回收再利用和廢棄物處理等諸多環(huán)節(jié)的設計。

4機械產品數字化設計的應用現狀及發(fā)展趨勢

機械產品門類廣，種類多，市場需求潛力巨大。目前，我國機械領域的數字化程度在具體行業(yè)中存在較大差距。如農機企業(yè)普遍采用傳統(tǒng)設計方法，在應用現代設計方法上遠遠落后于航天、汽車等其他行業(yè)，農機企業(yè)之間重復型設計多，企業(yè)信息資源利用率低。

同時，在同一行業(yè)的不同企業(yè)中，產品的數字化也有一定程度差別。雖然有些企業(yè)具備一般制造業(yè)運用CAD技術的能力，且已達到一定的水平，但由于技術儲備、裝備水平以及新產品的研發(fā)能力等方面相對落后，三維CAD軟件在機械制造企業(yè)中的應用還不夠普遍。盡管有些領先的企業(yè)已經探討“數字樣機”、“并行工程”、“虛擬仿真”等前沿課題，但總體來說離大規(guī)模推廣應用還有很大距離。再次，機械產品的整體技術水平、質量、生產規(guī)模、企業(yè)素質與發(fā)達國家相比差距也很大，特別是新產品品種不多，發(fā)展滯后，可靠性、使用壽命滿足不了用戶要求。