虛擬制造技術(shù)的定義精選(九篇)
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第1篇：虛擬制造技術(shù)的定義范文
[關(guān)鍵詞] 虛擬制造 仿真 應(yīng)用
一、引言
隨著經(jīng)濟(jì)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(yīng)該以最快的上市速度、最好的質(zhì)量、最低的成本和最優(yōu)的服務(wù)滿足不同顧客的需求。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和企業(yè)市場競爭的需求，美國20世紀(jì)80年代后期提出了虛擬制造技術(shù)，并在20世紀(jì)90年代得到極大重視并得到迅速發(fā)展。
二、虛擬制造技術(shù)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(xiàn)實技術(shù)，在高性能計算機及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，在計算機上群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗，以及企業(yè)各級過程的管理與控制產(chǎn)品制造的本質(zhì)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(chǎn)品概論的形成、設(shè)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(shù)發(fā)展到了全方位預(yù)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(shù)中，設(shè)計者采用三維方式，建立全關(guān)聯(lián)的的數(shù)字模型。當(dāng)需要繪圖數(shù)據(jù)時，可以方便地從三維模型中抽取，實現(xiàn)三維數(shù)字無圖紙設(shè)計，同時還要求進(jìn)行產(chǎn)品總體的模型設(shè)計，而不僅限于設(shè)計單個部件或零件，設(shè)計者需要了解零件如何制造、裝配，并應(yīng)用于設(shè)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(jìn)行組織并同時開展工作，能夠很好地解決設(shè)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(chǎn)品質(zhì)量：通過計算機技術(shù)建立產(chǎn)品的數(shù)字化模型，可以完成無數(shù)次物理樣機無法進(jìn)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(shù)量，縮短了研發(fā)周期、提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
3.實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)盟的重要手段：通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)并行設(shè)計和制造，具有傳遞快速、反饋及時的特點，進(jìn)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(guān)鍵技術(shù)
虛擬制造技術(shù)涉及面很廣，如環(huán)境構(gòu)成技術(shù)、過程特征抽取、集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)、制造特征數(shù)據(jù)集成、多學(xué)科交叉功能、決策支持工具、接口技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、建模與仿真技術(shù)等，其中后三項是虛擬制造的核心技術(shù)。
1.建模技術(shù)：虛擬制造系統(tǒng)的建模包括生產(chǎn)模型、產(chǎn)品模型和工藝模型。生產(chǎn)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(chǎn)能力和生產(chǎn)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(chǔ)上預(yù)測產(chǎn)品生產(chǎn)過程。虛擬制造下的產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)力分析等。工藝模型是將工藝參數(shù)與影響制造功能的產(chǎn)品設(shè)計屬性聯(lián)系起來，以反應(yīng)生產(chǎn)模型與產(chǎn)品模型之間的交互作用。
2.仿真技術(shù)。仿真就是應(yīng)用計算機對復(fù)雜的現(xiàn)實系統(tǒng)經(jīng)過抽象和簡化形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎(chǔ)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(gòu)建三維模型，虛擬樣機是基于三維模型的產(chǎn)物，能完成結(jié)構(gòu)分析、裝配仿真及運動仿真等復(fù)雜設(shè)計過程。
3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(shè)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(shù)。由圖形系統(tǒng)及各種接口設(shè)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(shù)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(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)量和縮短開發(fā)周期。
4.虛擬制造的分類。按照與生產(chǎn)各個階段的關(guān)系,虛擬制造可分成三類:(1)以設(shè)計為中心的VM，這類 VM 是將制造信息加入到產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計中，并在計算機上進(jìn)行數(shù)字化制造，仿真多種制造方案，評估各種生產(chǎn)情景，通過仿真制造來優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計，以便作出正確決策。(2)以生產(chǎn)為中心的VM，這類 VM 是將仿真能力加到生產(chǎn)計劃模型中，以便快捷化評價生產(chǎn)計劃，檢驗工藝流程、資源需求狀況以及生產(chǎn)效率，從而優(yōu)化制造環(huán)境和生產(chǎn)供應(yīng)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(chǎn)過程的仿真環(huán)境，即將機器控制模型用于仿真，其目標(biāo)是實際生產(chǎn)中的過程優(yōu)化，改進(jìn)制造系統(tǒng)。
5.虛擬制造技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用。虛擬制造技術(shù)首先在軍事、航空航天、汽車領(lǐng)域中獲得成功的應(yīng)用。例如波音飛機公司777飛機的設(shè)計，就是采用虛擬制造技術(shù)的典型范例，設(shè)計、裝機、測試均在計算機中完成模擬，實時采集和處理數(shù)據(jù)并及時解決設(shè)計問題，使得最終制造出來的波音777飛機與設(shè)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(shù)應(yīng)用得比較成熟的有：產(chǎn)品的外形設(shè)計、產(chǎn)品的布局設(shè)計、產(chǎn)品的運動和動力學(xué)仿真、熱加工工藝模擬、加工過程仿真、產(chǎn)品裝配仿真、虛擬樣機與產(chǎn)品工作性能評測、企業(yè)生產(chǎn)過程的仿真與優(yōu)化、產(chǎn)品的廣告與漫游等。
五、結(jié)語
采用虛擬制造技術(shù)，在三維可視化虛擬環(huán)境中，能充分發(fā)揮設(shè)計人員的想象力和創(chuàng)造力，使設(shè)計人員的經(jīng)驗和科學(xué)的計算分析完美地相結(jié)合，推進(jìn)了產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新與發(fā)展，提高了機械產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)能力。隨著制造技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，虛擬制造技術(shù)方面的研究將會進(jìn)入一個更加嶄新的階段。
參考文獻(xiàn)：
[1]嚴(yán)雋琪等:虛擬制造的理論.技術(shù)基礎(chǔ)與實踐.上海交通大學(xué)出版社,2003：1～24
[2]王志新:虛擬技術(shù)及其應(yīng)用.上海理工大學(xué)學(xué)報第20卷,第1期：49～55
第2篇：虛擬制造技術(shù)的定義范文
先進(jìn)制造技術(shù)(AMTAdvancedManufacturingTechnology)作為一個專有名詞目前還沒有準(zhǔn)確的定義。通過對其內(nèi)涵和特征的研究，目前共同的認(rèn)識是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。其具有如下一些特點：
1、從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會的需要；
2、從強調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)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(zhuǎn)變。
通過對先進(jìn)制造技術(shù)的定義和特點的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)擁有先進(jìn)制造技術(shù)的絕大部分特點，只不過先進(jìn)制造技術(shù)所涉及的范圍要比現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)大，現(xiàn)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(chǔ)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(jìn)制造技術(shù)中的成功經(jīng)驗和先進(jìn)思想，將它們進(jìn)行推廣應(yīng)用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進(jìn)制造技術(shù)的核心。
（1）并行工程(CEConcurrentEngineering)并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造過程和支持過程)的系統(tǒng)方法。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計劃和用戶要求。為了達(dá)到并行的目的，必須建立高度集成的主模型，通過它來實現(xiàn)不同部門人員的協(xié)同工作；為了達(dá)到產(chǎn)品的一次設(shè)計成功，減少反復(fù)，它在許多部分應(yīng)用了仿真技術(shù)；主模型的建立、局部仿真的應(yīng)用等都包含在虛擬制造技術(shù)中，可以說并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術(shù)的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術(shù)將是以并行工程為基礎(chǔ)的，并行工程的進(jìn)一步發(fā)展就是虛擬制造技術(shù)。同時，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術(shù)支持下，將原來分別進(jìn)行的工作在時間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術(shù)，并吸收了當(dāng)前迅速發(fā)展的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)秀成果，使其成為先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)。
（2）虛擬制造(VMVirtualManufacturing)虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計算機技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預(yù)防措施，從而使產(chǎn)品一次性制造成功，達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)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(chǔ)的，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應(yīng)，以滿足用戶的需要。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)的。敏捷制造是現(xiàn)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(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現(xiàn)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(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響(負(fù)作用)最小，資源的使用效率最高。綠色制造的提出是人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)境保護(hù)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(jìn)整個制造工藝來減少廢棄物，要比處理工廠處理已經(jīng)排放的廢棄物大大節(jié)省開支。綠色制造的實現(xiàn)可以通過計算機仿真來達(dá)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(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的一個重要的組成部分。
二、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的含義與定位
現(xiàn)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(chǔ)上，它不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中相關(guān)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(jìn)制造技術(shù)中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機地結(jié)合，通過計算機技術(shù)使企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營、管理和技術(shù)有機集成和優(yōu)化運行。在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)、成本低的目的，進(jìn)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(jìn)制造技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)、彼此交叉的，在先進(jìn)制造技術(shù)的含義下，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為它的核心，并隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
［1］李伯虎等.現(xiàn)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).
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［3］李敏賢.面向21世紀(jì)的先進(jìn)制造技術(shù)[J.機械工業(yè)自動化，1998，20(4).
第3篇：虛擬制造技術(shù)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(zhǔn)確度，產(chǎn)品質(zhì)量都比較低。而現(xiàn)在基于計算機的先進(jìn)裝配協(xié)調(diào)方法采用了數(shù)字量傳遞的方式，效率，準(zhǔn)確度都有很大提高。然而無論是哪種裝配，協(xié)調(diào)工藝都決定于其設(shè)計。因此要提高裝配，協(xié)調(diào)工藝必須從設(shè)計入手。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)以CAD/CAM技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)和信息集成技術(shù)發(fā)展等為基礎(chǔ)，主要內(nèi)容有產(chǎn)品數(shù)字化定義、虛擬裝配和并行技術(shù)等。產(chǎn)品數(shù)字化定義是應(yīng)用計算機來描述和定義產(chǎn)品的研制，它的目的是對在產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化過程中所包含的信息進(jìn)行定義和描述，以及這些信息之間的相互關(guān)聯(lián)。產(chǎn)品數(shù)字化裝配是指對已進(jìn)行數(shù)字化定義的產(chǎn)品零部件通過計算機實體進(jìn)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(shè)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(shù)字化設(shè)計技術(shù)，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(chǎn)品質(zhì)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(yīng)用，使數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的重要性得到充分認(rèn)識。
2集成技術(shù)
由于航空產(chǎn)品有研制周期長，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，產(chǎn)品使用期長，售后情況復(fù)雜，研發(fā)生產(chǎn)合作國際化等特點，因此集成技術(shù)顯得尤為重要。作為集成制造技術(shù)的重要組成部分，計算機集成制造技術(shù)通過計算機技術(shù)將CAD、數(shù)控編程、數(shù)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(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短制造過程，減少生產(chǎn)成本的目的。現(xiàn)代集成技術(shù)包含有信息集成、過程集成和企業(yè)間集成。通過現(xiàn)代集成技術(shù)可實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、全球化制造。完成波音777研發(fā)生產(chǎn)后波音公司，開始實施DCAC/MRM（飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計與控制/制造資源管理），以達(dá)到從用戶訂單、設(shè)計制造、最終到交付使用的統(tǒng)一信息和過程管理的目的。現(xiàn)代集成技術(shù)可以解決以前單一數(shù)據(jù)源方面存在的問題，統(tǒng)一管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管理過程數(shù)據(jù)。確定信息的完整性、唯一性、協(xié)調(diào)性、有效性、無冗余和安全性。將資源管理、設(shè)計、制造、銷售、服務(wù)等5個過程的信息整合為一體。
3數(shù)控加工技術(shù)
先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)是當(dāng)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(shù)的基礎(chǔ)。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(wù)都需要國際間合作，各航空企業(yè)所保有的數(shù)控機床總量已大幅度增加，通過數(shù)控機床加工的零件數(shù)量明顯增多。在航空制造所涉及的零部件主要特點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件數(shù)量多，表面形狀復(fù)雜。因此加工技術(shù)難度很大，在此需求背景下，對航空行業(yè)的數(shù)控加工技術(shù)水平有很高要求。為實現(xiàn)這一要求，以特征技術(shù)為基礎(chǔ)的針對飛機零部件和發(fā)動機機構(gòu)件的CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)技術(shù)，分布式的DNC技術(shù)，CAP智能化技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，車間生產(chǎn)組織、管理調(diào)度技術(shù)有了很大的提高。
4虛擬制造技術(shù)
虛擬制造的實質(zhì)是通過相關(guān)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(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)方案。從而保證設(shè)備與操作人員的安全，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)工期，提高生產(chǎn)效率。
5計算機技術(shù)在常規(guī)成形領(lǐng)域中的應(yīng)用
作為最早于計算機技術(shù)相結(jié)合的行業(yè)，計算機技術(shù)明顯地推動著航空制造工業(yè)各方面的改變。計算機技術(shù)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(yīng)用，航空制造技術(shù)水平有很大進(jìn)步。飛機鈑金件往往具有結(jié)構(gòu)體積大，質(zhì)量輕的特點，而且大部分飛機結(jié)構(gòu)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(zhì)量取決于操作員的熟練度與技術(shù)水平，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。不過隨著大量采用數(shù)控技術(shù)的蒙皮拉形機的投入使用，產(chǎn)品質(zhì)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(jìn)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行采用，使飛機零部件中的復(fù)雜表面加工，如發(fā)動機葉片的生產(chǎn)效率大大提高。在傳統(tǒng)的飛機連接技術(shù)中主要采用鉚接等方法，同時也導(dǎo)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(jìn)連接技術(shù)的研究，可以有效地改善機體結(jié)構(gòu)的各項力學(xué)性能。
6結(jié)束語
第4篇：虛擬制造技術(shù)的定義范文
[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實技術(shù)；資源庫；虛擬制造；應(yīng)用前景
引言
隨著知識經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和高職高專教育教學(xué)改革的深入，信息化建設(shè)在教育教學(xué)過程中的應(yīng)用已經(jīng)成為不可或缺的手段，而共享型專業(yè)教學(xué)資源庫是教育信息化的直接體現(xiàn)。
《數(shù)控加工》課程是數(shù)控技術(shù)專業(yè)的專業(yè)課程也是核心課程，加強數(shù)控資源庫建設(shè)力度，擴(kuò)大數(shù)控資源庫在數(shù)控教學(xué)中的影響力關(guān)乎數(shù)控專業(yè)將來的發(fā)展。如何讓資源庫的建設(shè)更加合理有效的為學(xué)校教學(xué)、教師交流等方便服務(wù)，是現(xiàn)在要解決的關(guān)鍵問題。
1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念
虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality簡稱VR）是指利用計算機和設(shè)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(shè)備與環(huán)境中的物體進(jìn)行交互關(guān)聯(lián)。將從根本上改變?nèi)伺c計算機之間的枯燥、生硬和被動的現(xiàn)狀，為人機交互技術(shù)開創(chuàng)新的研究領(lǐng)域。虛擬制造則是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在計算機上完成制造過程的技術(shù)。采用此技術(shù)，在實際的制造之前，可以對產(chǎn)品的功能和制造性、經(jīng)濟(jì)性等方面的潛在問題進(jìn)行分析和預(yù)測，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)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(shù)控加工》課程資源庫建設(shè)內(nèi)容
2.1網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)：網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)包括兩大類內(nèi)容：一是現(xiàn)有的CAI課件改造升級；二是新開發(fā)一批網(wǎng)絡(luò)課程。網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)要與素材庫建設(shè)相結(jié)合。CAI課件改造的方式是在學(xué)校的現(xiàn)有CAI課件中優(yōu)選出一批具有較高質(zhì)量的課件進(jìn)行升級改造，再存入數(shù)控教學(xué)資源庫。網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)的目的是為學(xué)校教育教學(xué)提供急需的、成系列的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)上教學(xué)資源。為適應(yīng)不同層次的學(xué)習(xí)者，網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)必須分年級、分學(xué)科進(jìn)行系列教學(xué)課程建設(shè)。
2.2素材庫建設(shè)：教學(xué)素材庫建設(shè)是為了集中建設(shè)我國學(xué)校的優(yōu)秀教學(xué)資源，避免網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)過程中的大量重復(fù)性勞動，提高現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育職員建設(shè)的效率，盡快建設(shè)進(jìn)程，降低建設(shè)成本。教學(xué)素材庫是一個具備科學(xué)性、實用性、方便性特征的大型知識庫，服務(wù)于網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育教學(xué)資源建設(shè)的重要內(nèi)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(shù)控大賽庫等。現(xiàn)有音視頻教育資源數(shù)字化改造是教學(xué)素材庫建設(shè)的一項重要內(nèi)容。由于音視頻教育資源文件大，應(yīng)該組織專家篩選出一批有價值的音頻教育資源進(jìn)行數(shù)字化改造，采用先進(jìn)、安全、有效的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)進(jìn)行處理，目的是盡量降低網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量，以提高數(shù)據(jù)傳輸速度，同時，注意開發(fā)新的音視頻教育資源。
2.3教學(xué)支持環(huán)境建設(shè)：教學(xué)支撐環(huán)境可為學(xué)校遠(yuǎn)程教育的施教者和學(xué)習(xí)者提供完整的教學(xué)輔助與輔導(dǎo)工具，包括素材收藏夾、網(wǎng)絡(luò)課件協(xié)作工具、多媒體集成軟件和網(wǎng)上答疑、網(wǎng)上討論、網(wǎng)上作業(yè)、網(wǎng)上自測等教學(xué)輔助軟件及各類教學(xué)及管理的數(shù)據(jù)庫軟件。
3.虛擬現(xiàn)實在數(shù)控加工資源庫中的應(yīng)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(shù)的一個十分重要的分支，其過程的研究在國內(nèi)外受到越來越普遍的重視。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立的《數(shù)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(shù)建立起加工過程物理模型，進(jìn)行加工過程的動態(tài)情況進(jìn)行模擬，盡早的發(fā)現(xiàn)加工過程中未能預(yù)料到的對加工質(zhì)量產(chǎn)生不利影響的因素，從而判斷產(chǎn)品設(shè)計的可加工性，進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。
《數(shù)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(xiàn)：
3.1車間的管理：使用者通過網(wǎng)絡(luò)對整個數(shù)控加工車間所有數(shù)據(jù)庫的瀏覽，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對數(shù)控加工車間實現(xiàn)實時漫游，觀察車間布局狀況，查看生產(chǎn)任務(wù)和對其他車間實現(xiàn)信息共享，以此來解決學(xué)校硬件設(shè)備資源的不足和學(xué)生對數(shù)控生產(chǎn)車間不熟悉的狀態(tài)。
3.2數(shù)控機床庫：利用Nx建模軟件將數(shù)控加工中心、數(shù)控車床和數(shù)控銑床的外觀和整體布局進(jìn)行繪制，利用3Dmax軟件對數(shù)控機床進(jìn)行渲染，最后利用Eon Studio軟件將現(xiàn)有的機床進(jìn)行虛擬加工、裝配，同時到網(wǎng)絡(luò)使其能夠在《數(shù)控加工》資源庫中進(jìn)行鏈接，供使用者對數(shù)控機床外觀了解、內(nèi)部機械部件和電子部件進(jìn)行拆裝、數(shù)控維修調(diào)試等操作，以便更熟悉與操作機床。
3.3數(shù)控刀具庫：將繪制完成的數(shù)控刀具外觀尺寸、刀具角度、切削參數(shù)等利用Eon軟件轉(zhuǎn)換成基于internet網(wǎng)絡(luò)支持文件，使得使用者能夠通過網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行刀具知識的學(xué)習(xí)。
3.4數(shù)控夾具庫：將數(shù)控夾具中的車床夾具、銑床夾具及復(fù)合夾具各部分零件進(jìn)行繪制成實體，將零件利用Eon Studio軟件進(jìn)行虛擬裝配，可以根據(jù)零件形狀不同將夾具進(jìn)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(xiàn)象，減少在實際裝配中的反復(fù)拆裝的過程，減少數(shù)控加工零件安裝輔助時間。從而對夾具設(shè)計過程中所出現(xiàn)的問題及時的發(fā)現(xiàn)并加以解決和優(yōu)化。
3.5加工零件庫：將數(shù)控加工過程中所需要的符合《數(shù)控加工》課程所要求的知識點的典型零件進(jìn)行繪制，并根據(jù)教學(xué)知識重點及難點制作教學(xué)實施過程文件，并在數(shù)控虛擬車間中利用音視頻的方式進(jìn)行選播，學(xué)生可以根據(jù)自己對實際加工零件知識要點的掌握情況進(jìn)行播放，避免全班學(xué)生同一個難度，而使得一部分學(xué)生產(chǎn)生厭煩的情緒。
4.結(jié)論
虛擬現(xiàn)實技術(shù)從其萌芽到今天的日漸成熟已經(jīng)經(jīng)歷了一段相當(dāng)長的時間，伴隨著計算機圖像技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們的虛擬現(xiàn)實技術(shù)也將迎來一個快速發(fā)展的階段，使我們的虛擬現(xiàn)實中的場景更加真實。國內(nèi)的企業(yè)及學(xué)校對虛擬生產(chǎn)車間的內(nèi)涵和意義尚缺乏足夠的認(rèn)識，這些因素是制約虛擬制造技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用的不利因素。同時虛擬現(xiàn)實技術(shù)在《數(shù)控加工》課程資源庫建設(shè)中更是少之又少，如何提高虛擬現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)控專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用廣度，已經(jīng)成為現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)行業(yè)一項極其重要的問題。
第5篇：虛擬制造技術(shù)的定義范文
[關(guān)鍵詞]先進(jìn)制造業(yè) 制造技術(shù) 制造模式 市場網(wǎng)絡(luò)組織
〔中圖分類號〕F062.9 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A 〔文章編號〕 1000-7326（2008）06-0074-06
在經(jīng)濟(jì)全球化和信息技術(shù)革命的推動下，國際制造業(yè)的生產(chǎn)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(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)向先進(jìn)制造業(yè)（advanced manufacturing industry）轉(zhuǎn)變。加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，已經(jīng)成為世界制造業(yè)發(fā)展的新潮流。本文根據(jù)當(dāng)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(jìn)行綜合概括，建立起一個新的先進(jìn)制造業(yè)理論模型。
一、關(guān)于先進(jìn)制造業(yè)概念的討論
“先進(jìn)制造業(yè)”是國內(nèi)學(xué)術(shù)界近年中提出的新概念，目前尚沒有一個明確的、一致公認(rèn)的定義。什么是先進(jìn)制造業(yè)？解釋主要有以下三種。
（1）先進(jìn)制造業(yè)主要指采用先進(jìn)制造技術(shù)為主要生產(chǎn)手段的制造業(yè)。先進(jìn)制造業(yè)最主要的特點是技術(shù)革新快，適應(yīng)市場需求的多樣化。[1]
（2）先進(jìn)制造業(yè)是指能夠不斷吸收高新技術(shù)成果，并將先進(jìn)制造技術(shù)和管理方式綜合應(yīng)用于研究、設(shè)計、制造、檢測和服務(wù)等全程的制造業(yè)。具有技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、創(chuàng)新能力強、資源消耗低、環(huán)境污染少、服務(wù)功能全、就業(yè)比較多等特點。[2] 它不僅包括高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，也涵蓋運用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)改造的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。
（3）先進(jìn)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(xiàn)代管理技術(shù)等方面的高新技術(shù)成果，并將這些先進(jìn)制造技術(shù)綜合應(yīng)用于制造業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、在線檢測、營銷、服務(wù)和管理的全過程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，即實現(xiàn)信息化、自動化、智能化、柔性化、生態(tài)化生產(chǎn)，取得很好的經(jīng)濟(jì)、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(zhǔn)確。首先，先進(jìn)制造業(yè)無疑離不開先進(jìn)技術(shù)，但僅采用先進(jìn)技術(shù)，或僅從先進(jìn)技術(shù)來定義，不足以揭示先進(jìn)制造業(yè)的內(nèi)涵，也無法把先進(jìn)制造業(yè)與以技術(shù)先進(jìn)為標(biāo)志界定的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)分開來。實際上，傳統(tǒng)制造業(yè)也是追求技術(shù)不斷進(jìn)步的。其次，先進(jìn)制造業(yè)的確不僅僅局限于生產(chǎn)過程，還應(yīng)該包括產(chǎn)前和產(chǎn)后全過程，但這也還不足以說明先進(jìn)制造業(yè)是一種新的生產(chǎn)方式。最后，上述解釋都把先進(jìn)制造視為一個封閉的系統(tǒng)，忽視了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化的營銷系統(tǒng)和企業(yè)之間的廣泛關(guān)聯(lián)。
筆者認(rèn)為，應(yīng)該結(jié)合國際制造業(yè)的發(fā)展趨勢和先進(jìn)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(jìn)制造業(yè)進(jìn)行理論概括。
從超微觀即企業(yè)內(nèi)部的角度看，先進(jìn)制造業(yè)首先表現(xiàn)為技術(shù)的先進(jìn)性，是一個能夠不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的先進(jìn)技術(shù)體系。既能不斷吸收當(dāng)代高新技術(shù)成果來進(jìn)行自主技術(shù)開發(fā)，又善于將先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于從研發(fā)、制造到營銷、維修服務(wù)的全過程。先進(jìn)技術(shù)是企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的基礎(chǔ)，對制造業(yè)的發(fā)展起決定性作用。正是在先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，先進(jìn)制造業(yè)才能夠?qū)崿F(xiàn)信息化、自動化、智能化、柔性化和生態(tài)化生產(chǎn)。
從微觀即企業(yè)整體的角度看，先進(jìn)制造業(yè)表現(xiàn)為生產(chǎn)模式的先進(jìn)性，是一種能夠適應(yīng)市場變化、不斷優(yōu)化企業(yè)內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)模式（LP）、清潔生產(chǎn)模式（CP）、高效快速重組生產(chǎn)系統(tǒng)、虛擬制造模式（VM）等，就是最為著名的先進(jìn)制造模式。它決定著企業(yè)具體配置各種生產(chǎn)要素的方式和效率，體現(xiàn)著企業(yè)與市場之間密切的良性互動關(guān)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(chǎn)模式這一點上，先進(jìn)制造業(yè)與傳統(tǒng)制造業(yè)迥然有別。
從中觀即產(chǎn)業(yè)體系的角度看，先進(jìn)制造業(yè)表現(xiàn)為營銷網(wǎng)絡(luò)組織的先進(jìn)性，是一種以產(chǎn)業(yè)鏈為主干、集群化為依托的網(wǎng)絡(luò)化市場組織。先進(jìn)制造業(yè)是以現(xiàn)代生產(chǎn)業(yè)和發(fā)達(dá)的市場網(wǎng)絡(luò)為支撐的。先進(jìn)制造業(yè)內(nèi)部各產(chǎn)業(yè)部門、各企業(yè)之間，在投入產(chǎn)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(yīng)鏈聯(lián)盟和產(chǎn)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(jìn)制造業(yè)的簡明定義：先進(jìn)制造業(yè)就是廣泛應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)、采用先進(jìn)制造模式、擁有先進(jìn)市場網(wǎng)絡(luò)組織的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。可用圖1來清楚表示先進(jìn)制造業(yè)的理論模型。
二、先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵與發(fā)展
一般認(rèn)為：先進(jìn)制造技術(shù)是將先進(jìn)的機械制造技術(shù)、電子信息技術(shù)和自動化設(shè)備以及材料技術(shù)等高新技術(shù)和先進(jìn)適用性技術(shù)，綜合應(yīng)用于產(chǎn)品的研究與開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、管理和市場開拓、售后服務(wù)，并取得經(jīng)濟(jì)社會效益的綜合技術(shù)，它們被統(tǒng)稱為先進(jìn)制造技術(shù)。
先進(jìn)制造技術(shù)一般分為四大類。（1） 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，包括計算機輔助設(shè)計(CAD)、反求工程技術(shù)的新產(chǎn)品開發(fā)、基于并行工程的產(chǎn)品設(shè)計、文件設(shè)計技術(shù)與質(zhì)量功能配置、再生產(chǎn)工程、綠色產(chǎn)品設(shè)計等。（2） 先進(jìn)的制造工藝技術(shù)，包括計算機輔助制造(CAM)、少無切削制造技術(shù)、非機械加工制造技術(shù)、生長型加工和快速原型技術(shù)制造(RPM)、虛擬制造技術(shù)（VMP）等。（3） 綜合自動化技術(shù)，包括分布式數(shù)控技術(shù)(DNC)、柔性制造技術(shù)(FMT )、集成制造技術(shù)(CIMT)、智能制造技術(shù)(IMT)等。（4） 現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)，包括制造資源計劃（MRPII）、準(zhǔn)時制（JIT）及精益生產(chǎn)(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(shù)和相關(guān)技術(shù)等。[4]
1994年初，美國聯(lián)邦科學(xué)、工程和技術(shù)協(xié)調(diào)委員會（FCCSET）下屬的工業(yè)和技術(shù)委員會先進(jìn)制造技術(shù)工作組，曾經(jīng)對先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵首次作系統(tǒng)的說明，認(rèn)為先進(jìn)制造技術(shù)主要包括三個技術(shù)群：主體技術(shù)群、支撐技術(shù)群和制造基礎(chǔ)設(shè)施（制造技術(shù)環(huán)境）。這三部分構(gòu)成一個完整的體系，缺一不可，否則很難發(fā)揮預(yù)期的整體功能效益。
與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，先進(jìn)制造技術(shù)具有四大特征。（1） 它的基礎(chǔ)是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、無污染或少污染工藝，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)優(yōu)化及與新技術(shù)的結(jié)合，形成新的工藝與技術(shù)。（2） 傳統(tǒng)制造技術(shù)一般單指加工制造過程的工藝辦法，而先進(jìn)制造技術(shù)覆蓋了從產(chǎn)品設(shè)計、加工制造到產(chǎn)品銷售、使用、維修整個過程。（3） 傳統(tǒng)制造技術(shù)一般只能駕馭生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流和能量流，隨著信息技術(shù)的列入，使先進(jìn)制造技術(shù)成為能駕馭生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。（4） 傳統(tǒng)制造技術(shù)的學(xué)科、專業(yè)單一，界限分明，而先進(jìn)制造技術(shù)的各專業(yè)、學(xué)科、技術(shù)之間的不斷交叉、融合，形成了綜合、集成的新技術(shù)。
目前在發(fā)達(dá)國家，先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的基本態(tài)勢是：其一，以數(shù)控機床、加工中心和工業(yè)機器人為標(biāo)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(biāo)志的柔性制造系統(tǒng)，這兩個階段的先進(jìn)制造技術(shù)已相當(dāng)成熟。其二，以信息、工藝、物流、計算機集成為特點的集成技術(shù)已處于完善階段。其三，以設(shè)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(xiàn)出以下幾大發(fā)展趨勢。
（1）數(shù)字化。它是制造技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理技術(shù)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過程、生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。它包含了三大部分：以設(shè)計為中心的數(shù)字制造，以控制為中心的數(shù)字制造和以管理為中心數(shù)字制造。
（2）精密化。它一方面是指對產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高，一方面是指對產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來越高，如精密加工技術(shù)、細(xì)微加工技術(shù)、納米加工等。
（3）集成化。先進(jìn)制造技術(shù)的集成化趨勢本質(zhì)就是知識的集成。其具體表現(xiàn)在三個方面：現(xiàn)代技術(shù)的集成；加工技術(shù)的集成和企業(yè)管理技術(shù)的集成。
（4）網(wǎng)絡(luò)化。利用網(wǎng)絡(luò)，在產(chǎn)品設(shè)計、制造與生產(chǎn)管理等活動乃至企業(yè)整個業(yè)務(wù)流程中充分享用有關(guān)資源，即快速調(diào)集、有機整合與高效利用有關(guān)制造資源。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化由兩個因素決定：一是生產(chǎn)組織變革的需要，一是生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的可能。
（5）虛擬化。虛擬技術(shù)是以計算機支持的仿真技術(shù)為前提，對設(shè)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(chǎn)品、虛擬的企業(yè)，主要包括虛擬環(huán)境技術(shù)、虛擬設(shè)計技術(shù)和虛擬制造技術(shù)。
（6）智能化。制造系統(tǒng)正由原先的能量驅(qū)動型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動型，這就要求制造系統(tǒng)不但要具備柔性，而且還要表現(xiàn)出某種智能，以便應(yīng)對大量復(fù)雜信息的處理、瞬息萬變的市場需求和激烈競爭的復(fù)雜環(huán)境。
（7）綠色化。環(huán)境保護(hù)與環(huán)境制約使先進(jìn)制造技術(shù)逐漸向綠色化、可持續(xù)化發(fā)展。制造業(yè)的產(chǎn)品從構(gòu)思開始，到設(shè)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(hù)。
三、先進(jìn)制造模式的內(nèi)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(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)、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(chǎn)模式（即福特制生產(chǎn)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(jìn)制造模式。關(guān)于先進(jìn)制造模式國內(nèi)外有許多不同看法。主要有兩種觀點：一是從制造科學(xué)和制造系統(tǒng)的角度出發(fā)，認(rèn)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(rèn)為先進(jìn)制造模式是一種在生產(chǎn)和制造領(lǐng)域中應(yīng)用的新生產(chǎn)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(jié)構(gòu)、通信和操作機制。它對于企業(yè)內(nèi)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(yīng)鏈、資源、生產(chǎn)服務(wù)等）也具有相應(yīng)的對策；最后對于上述問題的處理都具有相應(yīng)的評價指標(biāo)和方法。因此，制造模式是制造業(yè)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、市場競爭力、生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)速度，以完成特定的生產(chǎn)任務(wù)而采取的一種有效的生產(chǎn)方式和一定的生產(chǎn)組織形式。現(xiàn)代先進(jìn)制造生產(chǎn)模式是從傳統(tǒng)的制造生產(chǎn)模式中發(fā)展、深化和逐步創(chuàng)新而來。
簡單地說，所謂先進(jìn)制造模式，就是圍繞企業(yè)的價值增值鏈，依據(jù)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(dá)到良好效果的先進(jìn)生產(chǎn)方式和運行管理機制。這種模式已經(jīng)形成規(guī)范的概念、哲理和結(jié)構(gòu)，可以供企業(yè)依據(jù)不同的環(huán)境條件，針對不同的制造目標(biāo)來加以采用。
根據(jù)國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）近10年的統(tǒng)計，發(fā)達(dá)國家所涌現(xiàn)的先進(jìn)制造系統(tǒng)和先進(jìn)制造生產(chǎn)模式多達(dá)33種。發(fā)達(dá)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(chǎn)模式（LP）、清潔生產(chǎn)模式（CP）、高效快速重組生產(chǎn)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(chǎn)模式，如：并行工程和協(xié)同制造（HM）、生物制造（BM）、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)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(jìn)制造模式：
（1）精益生產(chǎn)模式（LP）。精益生產(chǎn)是美國麻省理工學(xué)院根據(jù)其IMVP的研究中對日本豐田生產(chǎn)方式的總結(jié)。精益生產(chǎn)的最終目標(biāo)是要以具有最優(yōu)質(zhì)量和最低成本的產(chǎn)品，對市場需求做出最迅速的響應(yīng)。它的基本原則是消滅一切浪費和不斷改善。準(zhǔn)時制作業(yè)、成組技術(shù)、彈性作業(yè)人數(shù)和尊重人性是精益生產(chǎn)的主要支柱。
（2）準(zhǔn)時生產(chǎn)制（just-in-time）。又稱無庫存生產(chǎn)模式，其基本思想是訂單驅(qū)動，僅當(dāng)下道工序需求該零件時，才將其生產(chǎn)出來，任何前提生產(chǎn)都是浪費。追求目標(biāo)是零庫存、零廢品和零設(shè)備故障。它適合于相對穩(wěn)定的大批量流水線或重復(fù)生產(chǎn)作業(yè)。
（3）柔性制造系統(tǒng)（FMS）。柔性生產(chǎn)主要依靠有高度柔性的、以計算機數(shù)控機床生產(chǎn)為主的制造設(shè)備來實現(xiàn)多品種小批量生產(chǎn)。其優(yōu)勢是：增強制造企業(yè)的靈活性和應(yīng)變能力，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高設(shè)備使用率和員工的勞動生產(chǎn)率以及改善生產(chǎn)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(jì)制造企業(yè)的戰(zhàn)略”。敏捷制造是新一代生產(chǎn)模式，是對已有生產(chǎn)模式的豐富和發(fā)展，它是柔性制造和精益生產(chǎn)發(fā)展的結(jié)果。敏捷制造包括產(chǎn)品制造機械系統(tǒng)的柔性、員工授權(quán)、制造商供應(yīng)商關(guān)系、總體質(zhì)量管理及企業(yè)重構(gòu)。目前較權(quán)威的定義是：敏捷制造是一種結(jié)構(gòu)，在這個結(jié)構(gòu)中每個公司都能開發(fā)自己的產(chǎn)品并實施自己的經(jīng)營戰(zhàn)略。構(gòu)成這個結(jié)構(gòu)的基石是三種基本資源：有創(chuàng)新精神的管理機構(gòu)和組織，有技術(shù)、有知識的高素質(zhì)人員和先進(jìn)制造技術(shù)。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(xiàn)代信息技術(shù)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(shè)計、工藝、生產(chǎn)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(diào)的運作，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高生產(chǎn)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(xiàn)實技術(shù)在制造中的應(yīng)用。虛擬制造實際上是一種計算機科學(xué)技術(shù)，以信息技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)為支柱，在產(chǎn)品設(shè)計或制造系統(tǒng)的物理實現(xiàn)之前，就能使人體感覺到未來產(chǎn)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(zhì)上講虛擬制造技術(shù)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(shù)字產(chǎn)品，在虛擬制造環(huán)境中生產(chǎn)軟產(chǎn)品替代傳統(tǒng)的硬樣品進(jìn)行試驗，對其性能和可制造性進(jìn)行預(yù)測和評價，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高系統(tǒng)快速響應(yīng)市場變化的能力。
（7）清潔生產(chǎn)模式（CP）。聯(lián)合國環(huán)境計劃署對清潔生產(chǎn)的定義為：清潔生產(chǎn)是一種新的創(chuàng)造性的思想，該思想將整體預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程、產(chǎn)品和服務(wù)中，以增加生態(tài)效率和減少人類及環(huán)境的風(fēng)險。對生產(chǎn)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(shù)量和毒性；對產(chǎn)品，要求減少從原材料提煉到產(chǎn)品最終處置的全生命周期的不利影響；對服務(wù)，要求將環(huán)境因素納入設(shè)計和所提供的服務(wù)中。總之，清潔生產(chǎn)是將環(huán)境保護(hù)延伸到企業(yè)內(nèi)部的方方面面。清潔生產(chǎn)追求的目標(biāo)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(chǎn)品生產(chǎn)和消費過程與環(huán)境的相容，如采用低廢、無廢的清潔生產(chǎn)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(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響(負(fù)作用)最小，資源效率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益協(xié)調(diào)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(yīng)用將愈來愈體現(xiàn)全球化的特征和趨勢。（2） 配套性――以綠色設(shè)計和制造技術(shù)為中心的配套系統(tǒng)(綠色營銷、綠色標(biāo)志、綠色教育、綠色法規(guī)等相關(guān)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(shù)和集成技術(shù)的研究。例如，產(chǎn)品和工藝設(shè)計與材料選擇系統(tǒng)的集成、用戶需求與產(chǎn)品使用的集成、綠色制造的問題領(lǐng)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(shù)的研究將成為綠色制造的重要研究內(nèi)容。（4） 智能性――人工智能和智能制造技術(shù)將在綠色制造研究中發(fā)揮重要作用。
四、先進(jìn)市場網(wǎng)絡(luò)組織的內(nèi)涵與發(fā)展
先進(jìn)制造業(yè)是以現(xiàn)代生產(chǎn)業(yè)和發(fā)達(dá)的市場網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)過程中面臨著提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)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(yīng)商、分銷商、零售商和研究機構(gòu)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(wù)業(yè)化），形成了新的市場網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)，集群、供應(yīng)鏈?zhǔn)瞧涞湫偷谋憩F(xiàn)形式。先進(jìn)市場網(wǎng)絡(luò)組織可以降低單個企業(yè)的經(jīng)營風(fēng)險，妥善地解決產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、供應(yīng)、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(yīng)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(jù)波特的價值鏈理論，每一個企業(yè)都是由進(jìn)行設(shè)計、生產(chǎn)、營銷、交貨以及對產(chǎn)品起輔助作用的各種活動（材料供應(yīng)、技術(shù)、人力資源、 售后服務(wù)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(gòu)成的一個系統(tǒng)。并且，一個公司價值鏈與其他經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(guān)重要的影響。因此，發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)需要對價值鏈上的活動進(jìn)行整合與協(xié)同，以實現(xiàn)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(chǎn)業(yè)鏈上游）的知識產(chǎn)權(quán)開發(fā)企業(yè)，隨著研發(fā)和設(shè)計的投入，產(chǎn)品增值收益逐漸上升；在曲線右端（產(chǎn)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(chǎn)品增值收益也大幅上升；而弧底部分的成品裝配和低端產(chǎn)品為主的制造業(yè)則“流汗多拿錢少”，技術(shù)含量低、產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)化以及“模塊化”技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)內(nèi)的各工序可以被調(diào)整與分割，通過把利潤遞減的制造環(huán)節(jié)外包轉(zhuǎn)移出去，跨國公司的經(jīng)營重點從產(chǎn)品制造向產(chǎn)業(yè)鏈的兩端轉(zhuǎn)移，向上游主要是從事技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品設(shè)計；向下主要做銷售、做渠道、做品牌和服務(wù)等，從而使價值鏈上知識密集型的環(huán)節(jié)利潤遞增，先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)鏈兩端的技術(shù)含量更高，附加價值也更高。
同時，先進(jìn)制造業(yè)以發(fā)達(dá)的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)為依托。供應(yīng)鏈?zhǔn)怯晒?yīng)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(wǎng)絡(luò)，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(chǎn)品的制造，到產(chǎn)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(wù)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(wǎng)絡(luò)。供應(yīng)鏈?zhǔn)窍嗷ズ献鞴餐刂啤⒐芾砗透倪M(jìn)從供應(yīng)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(wǎng)絡(luò)。供應(yīng)鏈?zhǔn)前殡S先進(jìn)制造業(yè)出現(xiàn)的一種社會生產(chǎn)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(yīng)鏈；二是多核心企業(yè)的供應(yīng)鏈。隨著先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了許多先進(jìn)的供應(yīng)鏈管理理念，如綠色供應(yīng)鏈管理、敏捷供應(yīng)鏈管理、逆向供應(yīng)鏈管理、閉環(huán)供應(yīng)鏈管理以及供應(yīng)鏈聯(lián)盟等。發(fā)達(dá)國家在制造業(yè)不斷先進(jìn)化的同時，其市場支撐體系也在不斷變革與創(chuàng)新。
五、先進(jìn)制造業(yè)的基本特征
通過上述分析，我們可以對先進(jìn)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(jìn)制造業(yè)的“先進(jìn)”主要體現(xiàn)在以下幾點：在生產(chǎn)方式方面，由單一產(chǎn)品的大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)榭筛鶕?jù)社會需求，小批量、多品種生產(chǎn)，具有更強的靈活性和適應(yīng)性；在生產(chǎn)關(guān)聯(lián)方面，先進(jìn)制造業(yè)更加突出了產(chǎn)業(yè)間的生產(chǎn)鏈動態(tài)關(guān)聯(lián)和企業(yè)的全球生產(chǎn)配置；在生產(chǎn)理念方面，更注重依靠科技進(jìn)步，減少能源消耗和環(huán)境污染、提高經(jīng)濟(jì)效益、增加產(chǎn)品科技含量；在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面，著眼于未來，更注重信息化程度、無形資產(chǎn)的比重、技術(shù)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(jìn)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(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同時期，先進(jìn)制造業(yè)表現(xiàn)在不同的制造產(chǎn)業(yè)上。以三次產(chǎn)業(yè)革命為例，在第一次產(chǎn)業(yè)革命中，先進(jìn)制造業(yè)以紡織、煤炭、冶金等產(chǎn)業(yè)為代表；第二次產(chǎn)業(yè)革命時，先進(jìn)制造業(yè)表現(xiàn)在電力、鋼鐵、石化等制造業(yè)上；在20世紀(jì)40年代爆發(fā)的第三次產(chǎn)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(chǎn)業(yè)作為先進(jìn)制造業(yè)在各國經(jīng)濟(jì)中得到較快的發(fā)展。[7] 在空間方面，先進(jìn)制造業(yè)在不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的區(qū)域表現(xiàn)在不同的產(chǎn)業(yè)部門上，因此不同區(qū)域在選擇先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略時需結(jié)合實際情況進(jìn)行產(chǎn)業(yè)選擇。
再次，先進(jìn)制造業(yè)是一個開放的系統(tǒng)。其開放性一是表現(xiàn)為制造業(yè)已經(jīng)不再局限于制造的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而是開放到了包括產(chǎn)前和產(chǎn)后的全過程；二是表現(xiàn)為通過網(wǎng)絡(luò)化組織向社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的全面開放，尤其體現(xiàn)為制造業(yè)與生產(chǎn)業(yè)融為一體；三是表現(xiàn)為全球制造，即在全球范圍內(nèi)整合資源，形成全球價值鏈和產(chǎn)業(yè)鏈體系。
最后，先進(jìn)制造業(yè)本質(zhì)上是一種先進(jìn)的生產(chǎn)方式。發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，不僅僅是一個技術(shù)進(jìn)步問題，也不僅僅是一個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級和產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題，而是一場生產(chǎn)方式的深刻變革。如果說世界制造業(yè)的發(fā)展曾經(jīng)歷了三個階段，即初級產(chǎn)品生產(chǎn)階段、加工裝配階段、自主知識產(chǎn)權(quán)階段，那么，先進(jìn)制造業(yè)標(biāo)志著制造業(yè)發(fā)展進(jìn)入了一個新的歷史階段。
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第6篇：虛擬制造技術(shù)的定義范文
虛擬現(xiàn)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(chǎn)生身臨其境的沉浸感、交互感。虛擬現(xiàn)實技術(shù)實際上是包括計算機圖形學(xué)、圖象處理與模式識別、智能接口技術(shù)、人工智能技術(shù)、多傳感器技術(shù)、語言處理與響應(yīng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和高性能計算機系統(tǒng)的集合。由于“需求推動”和“技術(shù)推動”的原因，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)業(yè)脫粒機械的開發(fā)與研究中有廣泛的應(yīng)用，其前景十分誘人。虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展較快，而且是十分活躍的技術(shù)領(lǐng)域之一美國、日本、英國等國的政府機構(gòu)和許多大公司特別重視這方面的研究工作。
2虛擬現(xiàn)實技術(shù)
2.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念
什么是虛擬現(xiàn)實技術(shù)?至今為止，還沒有一個確切的定義。從本質(zhì)上來講，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種先進(jìn)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(xiàn)用戶與環(huán)境直接地進(jìn)行自然交互，從而達(dá)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(xiàn)實技術(shù)有助于減少人與計算機的隔閡，有助于人在認(rèn)識問題的認(rèn)識空間與計算機的處理空間趨向一致.
2.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(guān)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(jù)物理定律運動。VR是自主參考系，以用戶的視點變化進(jìn)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(rèn)識，從而產(chǎn)生新的構(gòu)想。這種想像結(jié)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(fù)，這是一個學(xué)習(xí)—創(chuàng)造—再學(xué)習(xí)—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(xiàn)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(xiàn)視、聽、觸、嗅、力覺效果的輸人輸出設(shè)備。而軟件集成了開發(fā)虛擬現(xiàn)實所需的模擬管理、實時描繪，目標(biāo)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(xiàn)實系統(tǒng)的開發(fā)效率。以下介紹一些常用的輸人輸出設(shè)備和虛擬現(xiàn)實開發(fā)軟件。
2.3.1常用的輸人設(shè)備
二維鼠標(biāo)器。二維鼠標(biāo)器是一個二自由度的輸人設(shè)備。浮動鼠標(biāo)器.浮動鼠標(biāo)器在桌面上類似于上述的二維鼠標(biāo)器，但當(dāng)它離開桌面后，就成為一個六自由度的鼠標(biāo)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(shù)據(jù)手套.數(shù)據(jù)手套可以探測手指間的相對運動。當(dāng)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)手套允許手去抓或推動虛擬物體。數(shù)據(jù)衣。數(shù)據(jù)衣是一種穿在參與者身上，把他的整個身體中各部位的數(shù)據(jù)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(xiàn)實輸人技術(shù).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(shè)備輸人數(shù)據(jù)。
2.3.2常用的輸出設(shè)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(xiàn)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(xiàn)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(dāng)前比較高級的虛擬現(xiàn)實設(shè)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(shè)備組成。位置跟蹤設(shè)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(jù)此調(diào)整該參與者的圖像，從而使得呈現(xiàn)的圖像更富于真實感。
2.3.3虛擬現(xiàn)實常用的開發(fā)軟件
虛擬現(xiàn)實常用的圖形建模軟件有OPENGL、CAD、3DS一MAX等等。典型的虛擬現(xiàn)實軟件包有MR、WTK、PROvision系統(tǒng)等。MR(minimalreality)是由美國Alberta大學(xué)的MarkGreen教授和他領(lǐng)導(dǎo)的開發(fā)隊伍開發(fā)的用于虛擬現(xiàn)實環(huán)境的工具包，對于那些希望進(jìn)行虛擬現(xiàn)實研究的機構(gòu)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(yīng)用開發(fā)環(huán)境。WTK與硬件無關(guān)，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(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)業(yè)脫粒機械開發(fā)研究中的應(yīng)用
虛擬現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)業(yè)脫粒機械開發(fā)研究中主要應(yīng)用于以下幾個領(lǐng)域:
3.1虛擬制造與設(shè)計
虛擬制造系統(tǒng)其本質(zhì)是以計算機支撐的仿真技術(shù)為前提的一個交流信息化的計算機系統(tǒng)，是現(xiàn)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(jù)此模板控制代加工過程。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是先做樣機、實驗、然后投人正式生產(chǎn)，而在虛擬現(xiàn)實條件下，計算機生成全部工件原形，然后對虛擬原形進(jìn)行預(yù)裝配，在預(yù)裝配同時還能進(jìn)行碰撞檢測、階段性的性能檢測等，若對測試結(jié)果不滿意，還可對工件設(shè)計圖進(jìn)行實時修改。在制造過程中，所有步驟預(yù)先在計算機上設(shè)計完成，大大減少了設(shè)計更改、錯誤和返工等浪費。“虛擬原形”代替“真實零部件”進(jìn)行預(yù)裝配提高了可靠性，節(jié)約了大量原材料。
3.2農(nóng)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(zhì)量與生產(chǎn)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(biāo)進(jìn)行研究時，由于脫粒過程的復(fù)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(shù)值仿真，其結(jié)果都是以數(shù)值、曲線表示，不直觀，而且有些信息表達(dá)不出來。而采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將其復(fù)雜的數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)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(yù)和引導(dǎo)計算機并最終獲得計算機結(jié)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(shù)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(shù)的定義范文
先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地吸收機械、信息、材料及現(xiàn)代管理技術(shù)等方面最新的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計、制造、檢測、管理及售后服務(wù)的制造全過程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、敏捷制造，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的前沿制造技術(shù)的總稱。從本質(zhì)上可以說，先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)等的有機融合。
先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)21世紀(jì)發(fā)展的方向。先進(jìn)制造技術(shù)的特點如下：
(1)先進(jìn)制造技術(shù)貫穿了從產(chǎn)品設(shè)計、加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修等全過程，成為“市場一產(chǎn)品設(shè)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(jìn)制造技術(shù)充分應(yīng)用計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、自動化技術(shù)、新材料技術(shù)、管理技術(shù)等的最新成果，各專業(yè)、學(xué)科間不斷交叉、融合，其界限逐漸淡化甚至消失。
(3)先進(jìn)制造技術(shù)是技術(shù)、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(jìn)制造技術(shù)又可看作是硬件、軟件、人件和支持網(wǎng)絡(luò)（技術(shù)的與社會的）綜合與統(tǒng)一。
(4)先進(jìn)制造技術(shù)并不追求高度自動化或計算機化，而是通過強調(diào)以人為中心，實現(xiàn)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(diào)性。
(5)先進(jìn)制造技術(shù)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(chǎn)出最具競爭力的產(chǎn)品。
(6)先進(jìn)制造技術(shù)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(chǎn)品，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，并取得理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
美國從90年代初相繼提出了先進(jìn)制造技術(shù)計劃、TEAM計劃、下一代制造（NGM)技術(shù)計劃、美國國家關(guān)鍵技術(shù)等，德國提出了“生產(chǎn)2000”計劃、“生產(chǎn)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(jìn)技術(shù)國家計劃(G-7計劃）等。
圖1為先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。
美國喬治?華盛頓大學(xué)于90年代初成立了由45位著名的未來學(xué)家和技術(shù)專家組成的新興技術(shù)預(yù)測委員會，在1996年的預(yù)測中，從可以預(yù)見到的最重要的技術(shù)進(jìn)步中挑選85項將要出現(xiàn)的技術(shù)。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(shù)：
(1)計算機集成制造系統(tǒng)。在2012年，80%的工廠生產(chǎn)將實現(xiàn)計算機集成化；(2)生產(chǎn)自動化。到2015年，由于實現(xiàn)了生產(chǎn)自動化，工廠的就業(yè)人數(shù)在勞動力總?cè)藬?shù)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(chǎn)品將廣泛實現(xiàn)大批量定制生產(chǎn)；(4)先進(jìn)的機器人。到2016年，帶有傳感輸人、具有決策和學(xué)習(xí)功能、可移動的機器人將投放市場；(5)納米技術(shù)。到2016年，微型機器和納米技術(shù)將投人商業(yè)應(yīng)用。
可以認(rèn)為，這五種技術(shù)是最重要的先進(jìn)制造技術(shù)。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(shù)對企業(yè)的影響范圍較大，有較大的適用性。
先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢可以概括為：
(1)數(shù)字化。在這方面，人們提出了CIMS、數(shù)字化工廠等概念。通過CAX(CAD，CAPP，CAE,CAM)系統(tǒng)和PDM系統(tǒng)，進(jìn)行產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計、仿真，并結(jié)合數(shù)字化制造設(shè)備，進(jìn)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(jìn)行數(shù)字化管理。進(jìn)一步的發(fā)展是，通過數(shù)字化的供應(yīng)鏈管理（SCM)系統(tǒng)和客戶關(guān)系管理(CRM)系統(tǒng)，支持企業(yè)與供應(yīng)商和客戶的合作。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使企業(yè)內(nèi)部和外部的數(shù)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(chǎn)要素，技術(shù)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(shù)、學(xué)習(xí)型組織等將受到越來越大的重視。
(3)模塊化。產(chǎn)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(chǎn)出顧客所需要的個性化產(chǎn)品。
(4)微小化。微機械及制造技術(shù)正在迅速發(fā)展，這將導(dǎo)致一大類全新的產(chǎn)品，深刻改變?nèi)藗兊纳睢?/p>
(5)綠色化。強調(diào)產(chǎn)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(zhì)認(rèn)識有了巨大的變化，主要是:現(xiàn)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(shù)、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(gòu)造成一個先進(jìn)的制造系統(tǒng)。為此，我國的一些學(xué)者提出了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（CIMS，ContemporaryInte?gratedManufacturingSystems)的概念。當(dāng)前，CIMS的發(fā)展有以下特點。
2.1集成化
CIMS中有以下幾個關(guān)鍵的信息集成系統(tǒng)。CIMS在這些系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步實現(xiàn)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(nèi)有金蝶、用友、開思等。ERP系統(tǒng)集成了企業(yè)中的生產(chǎn)管理、財務(wù)、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(zhì)、數(shù)據(jù)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(shù)控加工的零件，如PRO/E軟件。由于不同產(chǎn)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(fù)雜零件的CAD/CAPP/CAM-體化還沒有通用的系統(tǒng)。
(3)PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)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(yīng)該垂手可得的信息。PDM是設(shè)計自動化技術(shù)系統(tǒng)的核心，在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)管理全部的產(chǎn)品知識和信息，并為產(chǎn)品開發(fā)過程中的各個應(yīng)用系統(tǒng)提供所需的數(shù)據(jù)，為不同應(yīng)用系統(tǒng)提供集成平臺。PDM系統(tǒng)以產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫為底層支持，以B〇M為組織核心，把定義最終產(chǎn)品的所有工程數(shù)據(jù)和文檔聯(lián)系起來，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)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(jié)合起來，使企業(yè)的知識得以共享和保存。
2.2網(wǎng)絡(luò)化
以因特網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在制造業(yè)中產(chǎn)生越來越大的影響。人類正在進(jìn)入一個新的時代--網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)時代，在制造業(yè)中，也正在出現(xiàn)一種新的模式--網(wǎng)絡(luò)化制造模式。在網(wǎng)絡(luò)化制造中，新的網(wǎng)絡(luò)空間與傳統(tǒng)的物理空間緊密結(jié)合，產(chǎn)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(wǎng)進(jìn)行產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計和制造；通過因特網(wǎng)，企業(yè)將與顧客直接聯(lián)系，顧客將參與產(chǎn)品設(shè)計，或直接下訂單給企業(yè)進(jìn)行定制生產(chǎn)，企業(yè)將產(chǎn)品直接銷售給顧客；由于因特網(wǎng)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(wǎng)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(nèi)聯(lián)網(wǎng)（Intranet)/外聯(lián)網(wǎng)（Extranet)也將極大地改變企業(yè)內(nèi)的組織和管理模式，將有效地促進(jìn)企業(yè)員工的信息和知識的交流和共享〔5〕。
2.3敏捷化
進(jìn)人21世紀(jì)，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(wù)，而將其它任務(wù)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(yīng)能力。但這些需要新的信息技術(shù)的支持，如供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，促進(jìn)企業(yè)供應(yīng)鏈反應(yīng)敏捷、運行髙效，因為企業(yè)間的競爭將變成企業(yè)供應(yīng)鏈間的競爭；又如客戶關(guān)系管理系統(tǒng)，使企業(yè)為客戶提供更好的服務(wù)，對客戶的需求作出更快的響應(yīng)。2.4虛擬化虛擬制造可以簡單地理解為“在計算機內(nèi)制造”，通過應(yīng)用集成的、用戶友好的軟件系統(tǒng)生成“軟樣機”，對產(chǎn)品、工藝和整個企業(yè)的性能進(jìn)行仿真、建模和分析。虛擬制造包括:虛擬設(shè)計、虛擬裝配和虛擬加工過程。新產(chǎn)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(xué)的創(chuàng)造性要受到安全性、人機工程學(xué)、可制造性及可維護(hù)性等多方面的制約。在虛擬設(shè)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(chǎn)品進(jìn)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(shè)計方案，可以從人機工程學(xué)角度檢查設(shè)計效果，設(shè)計師可直接參與操作模擬，移動部件和進(jìn)行各種試驗，以確保設(shè)計的準(zhǔn)確性。這種技術(shù)的特點是:①及早看到新產(chǎn)品的外形，以便從多方面觀察和評審所設(shè)計的產(chǎn)品；②及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布局中的干涉和運動機構(gòu)的碰撞等問題；③及早對產(chǎn)品的可制造性有清楚的了解。美國波音飛機公司在設(shè)計波音777飛機中采用了虛擬制造技術(shù)。采用飛行仿真器及虛擬原型技術(shù)在各種模擬的條件下，對飛機進(jìn)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(xiàn)為:①智能地支持設(shè)計者的工作，而且人機接口也是智能的。系統(tǒng)能領(lǐng)會設(shè)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(shè)計者也能做出好的設(shè)計來。
2.6綠色化
包括綠色產(chǎn)品和綠色制造。要求產(chǎn)品的零部件易回收、可重復(fù)使用、盡量少用污染材料、在整個產(chǎn)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(chǎn)品和制造過程的綠色化，不僅要求企業(yè)把環(huán)境保護(hù)當(dāng)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(hù)的企業(yè)將被市場所淘汰。
3大批量定制
當(dāng)前我國已進(jìn)人買方市場，一般產(chǎn)品和一般的制造能力嚴(yán)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(nèi)選擇自己需要的產(chǎn)品，用戶對產(chǎn)品的質(zhì)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(chǎn)模式。大批量定制又稱大規(guī)模定制、大規(guī)模客戶化生產(chǎn)、批量定制、批量客戶化等。
從理論上講，大批量定制要實現(xiàn)以大批量的低成本和短交貨期生產(chǎn)用戶定制的單件產(chǎn)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(chǎn)品設(shè)計、制造和營銷的新概念、新模式和新實踐。大批量生產(chǎn)和單件產(chǎn)品的定制生產(chǎn)一直是兩種水火不相容的生產(chǎn)方式。實現(xiàn)大批量定制不僅僅是技術(shù)問題，還涉及到組織、管理和技術(shù)的全面變革。真正實現(xiàn)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(chǎn)品和過程兩個方面對制造系統(tǒng)及產(chǎn)品進(jìn)行了優(yōu)化，或者說產(chǎn)品維（空間維）和過程維（時間維）的優(yōu)化。其中，產(chǎn)品維優(yōu)化的主要內(nèi)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的共性和個性部分;
(3)將產(chǎn)品維的共性部分歸并處理；
(4)減少產(chǎn)品中的定制部分。
過程維優(yōu)化的主要內(nèi)容是：
(1)正確區(qū)分生產(chǎn)過程中的大批量生產(chǎn)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(chǎn)過程環(huán)節(jié)。
圖2描述了大批量定制中的產(chǎn)品維和過程維優(yōu)化的基本原理。這里將企業(yè)產(chǎn)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(chǎn)品維優(yōu)化方向是減少定制零部件數(shù)。這里還將產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)分成兩部分，一部分是大批量生產(chǎn)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(shù)。大批量定制的實質(zhì)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(chǎn)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(dá)近千種不同的款式、花色，加上量體裁衣的服務(wù)，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(jù)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(jīng)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(biāo)，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(jù)用戶的身體重量和愛好特制的，價格僅比現(xiàn)成的型號高10%，兩星期內(nèi)交貨。不同定制的自行車中，大量零部件則是采用標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略進(jìn)行設(shè)計和制造的。
(4)福特公司：發(fā)動機的模塊化設(shè)計，即對6缸、8缸、10缸和12缸等不同規(guī)格的發(fā)動機結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)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(xiàn)最大的靈活組合。不同規(guī)格的發(fā)動機可在一條生產(chǎn)線上加工。每年節(jié)約數(shù)億美元。
(5)海爾集團(tuán)：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(jīng)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(chǎn)品。目前可以提供適合B2B2C的模塊化網(wǎng)絡(luò)家電9萬種以上。
(6)波音公司：面對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、品種繁多、零件數(shù)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(shù)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(jīng)完成或接近完成，這就大大縮短了生產(chǎn)周期，庫存量也不高，生產(chǎn)成本也降低了。并且波音公司在飛機模塊化設(shè)計的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一個飛機配置設(shè)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(gòu)型庫中存取數(shù)據(jù)。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(jīng)營決策。
第8篇：虛擬制造技術(shù)的定義范文
論文摘要：在機械設(shè)計中引入CAD技術(shù),可以解決機械企業(yè)中重復(fù)性設(shè)計多、信息資源利用率低的難題,縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景。
1CAD技術(shù)的發(fā)展
CAD(ComputerAidedDesign)是計算機輔助設(shè)計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數(shù)值計算能力，輔助工程技術(shù)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品的設(shè)計與分析，達(dá)到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。自1950年計算機輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)誕生以來，已廣泛地應(yīng)用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設(shè)計效率飛速地提高。現(xiàn)已將計算機輔助制造技術(shù)（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)（ProductDataManagement，PDM）及計算機集成制造系統(tǒng)（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一體。
產(chǎn)品設(shè)計是決定產(chǎn)品命運的研究，也是最重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的設(shè)計工作決定著產(chǎn)品75%的成本。目前，CAD系統(tǒng)已由最初的僅具數(shù)值計算和圖形處理功能的CAD系統(tǒng)發(fā)展成為結(jié)合人工智能技術(shù)的智能CAD系統(tǒng)（ICAD）(IntelligentCAD)。21世紀(jì)，ICAD技術(shù)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(yīng)能力。
以智能CAD（ICAD）為代表的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、智能活動是由設(shè)計專家系統(tǒng)完成。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領(lǐng)域內(nèi)專家設(shè)計的過程，采用單一知識領(lǐng)域的符號推理技術(shù)，解決單一領(lǐng)域內(nèi)的特定問題。該系統(tǒng)把人工智能技術(shù)和優(yōu)化、有限元、計算機繪圖等技術(shù)結(jié)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(shè)計過程，借助計算機的支持，設(shè)計效率有了大大地提高。
2三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的優(yōu)點
通過實際應(yīng)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(shè)計過程中具有更大的優(yōu)勢,具體表現(xiàn)在以下幾點:
2.1零件設(shè)計更加方便
使用三維CAD系統(tǒng),可以裝配環(huán)境中設(shè)計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設(shè)計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設(shè)計零件導(dǎo)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(guān)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(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。整個機器裝配模型完成后還能進(jìn)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(dá)到要求,及時對設(shè)計進(jìn)行更改,避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報廢。
2.3縮短了機械設(shè)計周期
采用三維CAD技術(shù),機械設(shè)計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設(shè)計和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行新機械的開發(fā)設(shè)計時,只需對其中部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計和制造,而大部分零部件的設(shè)計都將繼承以往的信息,使機械設(shè)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(shè)計能力,能夠通過快速重構(gòu),得到一種全新的機械產(chǎn)品。
2.4提高機械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量
由于機械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合,同時采用CADCIMS組織生產(chǎn),機械產(chǎn)品設(shè)計有了新發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進(jìn)的設(shè)計方法,如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計、運動方針和優(yōu)化設(shè)計等,保證了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。同時,大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進(jìn)行機械零件加工,一致性很好,保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
3CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)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(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,將其分解成若干基本體,對基本體進(jìn)行三維實體造型,之后再對其進(jìn)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(fù)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(chǎn)生的基本體過多,導(dǎo)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(gòu)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(zhuǎn)得到新的“基本體”,進(jìn)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(gòu)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(biāo)進(jìn)行“裝配”,這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實現(xiàn)。
3.2模具CAD/CAM的集成制造
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,制造行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)不斷提高,從普通機床到數(shù)控機床和加工中心,從人工設(shè)計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業(yè)正向數(shù)字化和計算機化方向發(fā)展。同時,模具CAD/CAM技術(shù)、模具激光快速成型技術(shù)(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現(xiàn)代制造技術(shù)。
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(shù)控加工、有限元分析、動態(tài)顯示等。這些模塊應(yīng)以工程數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),進(jìn)行統(tǒng)一管理,而實體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來源之一。3.3機械CAE軟件的應(yīng)用
機械CAE系統(tǒng)的主要功能是:工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、強度設(shè)計評價與壽命預(yù)估、動力學(xué)/運動學(xué)仿真等。CAD技術(shù)在解決造型問題后,才能由CAE解決設(shè)計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結(jié)構(gòu)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(shù)與發(fā)展趨勢
4.1圖形交互技術(shù)
CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具,務(wù)求易學(xué)好用,得心應(yīng)手。一個友好的、智能化的工作環(huán)境可以開拓設(shè)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(biāo)菜單、“拖放式”造型、動態(tài)導(dǎo)航器等一系列人性化的功能，為設(shè)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(shù)也正在研究之中。
4.2智能CAD技術(shù)
CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用逐步深入,逐漸提出智能化需求.設(shè)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(shè)計在運用知識化、信息化的基礎(chǔ)上，建立基于知識的設(shè)計倉庫,及時準(zhǔn)確地向設(shè)計師提品開發(fā)所需的知識和幫助,智能地支持設(shè)計人員，同時捕獲和理解設(shè)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(shè)計新手也能做出好的設(shè)計來,現(xiàn)代設(shè)計的核心是創(chuàng)新設(shè)計,人們正試圖把創(chuàng)新技法和人工智能技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到CAD技術(shù)中,用智能設(shè)計、智能制造系統(tǒng)去創(chuàng)造性指導(dǎo)解決新產(chǎn)品、新工程和新系統(tǒng)的設(shè)計制造,這樣才能使我們的產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)造性。
4.3虛擬現(xiàn)實技術(shù)
虛擬現(xiàn)實技術(shù)在CAD中已開始應(yīng)用,設(shè)計人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產(chǎn)品,可以從人機工程學(xué)角度檢查設(shè)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(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布局中的干涉和運動機構(gòu)的碰撞等問題,及早看到新產(chǎn)品的外形,從多方面評價所設(shè)計的產(chǎn)品.虛擬產(chǎn)品建模就是指建立產(chǎn)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(jìn)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(hù)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(chǎn)品制造之前發(fā)現(xiàn)并解決問題,從而降低產(chǎn)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(shù)在電子商務(wù)時代繼續(xù)發(fā)展的一個重要方向.另外,隨著協(xié)同技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、概念設(shè)計面向產(chǎn)品的整個生命周期設(shè)計理論和技術(shù)的成熟和發(fā)展,利用基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術(shù),實現(xiàn)真正的全數(shù)字化設(shè)計和制造,已成為機械設(shè)計制造業(yè)的發(fā)展趨勢。
參考文獻(xiàn)
[1]黃森彬主編.機械設(shè)計基礎(chǔ).高等教育出版社.
[2]榮涵銳.新編機械設(shè)計CAD技術(shù)基礎(chǔ)〔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(xué)出版社,2004.
第9篇：虛擬制造技術(shù)的定義范文
1引言
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)程加快以及信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代制造業(yè)環(huán)境發(fā)生了重大的變化。與此同時，現(xiàn)代制造業(yè)隨之出現(xiàn)了適應(yīng)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(shù)字設(shè)計與制造技術(shù)，通過在產(chǎn)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(shù)，系統(tǒng)及集成技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)傳統(tǒng)機械產(chǎn)業(yè)在各方面的技術(shù)革新，使企業(yè)的設(shè)計、制造、管理技術(shù)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(kuò)大其競爭優(yōu)勢。
2？數(shù)字化設(shè)計的概念
“數(shù)字化”是指信息（計算機）領(lǐng)域的數(shù)字（二進(jìn)制）技術(shù)向人類生活各個領(lǐng)域全面推進(jìn)的過程。“數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)”是指利用計算機軟硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)全過程的一種技術(shù)，即在網(wǎng)絡(luò)和計算機輔助下通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，全面模擬產(chǎn)品的設(shè)計、分析、裝配、制造等過程。數(shù)字化設(shè)計與制造不僅貫穿企業(yè)生產(chǎn)的全過程，而且涉及企業(yè)的設(shè)備布置、物流物料、生產(chǎn)計劃、成本分析等多個方面。數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品開發(fā)能力、縮短產(chǎn)品研制周期、降低開發(fā)成本、實現(xiàn)最佳設(shè)計目標(biāo)和企業(yè)間的協(xié)作，使企業(yè)能在最短時間內(nèi)組織全球范圍的設(shè)計制造資源共同開發(fā)出新產(chǎn)品，大大提高企業(yè)的競爭能力。
3？機械產(chǎn)品領(lǐng)域的數(shù)字化設(shè)計
3.1機械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的一般過程
機械產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計形象直觀，干涉檢查、強度分析、動態(tài)模擬、優(yōu)化設(shè)計、外觀及色彩設(shè)計等采用數(shù)字樣機實現(xiàn)，設(shè)計錯誤少，設(shè)計周期短、成本低。
（1）總體方案設(shè)計是根據(jù)希望達(dá)到的目的或應(yīng)實現(xiàn)的功能，考慮已知約束，進(jìn)行機械產(chǎn)品的全局設(shè)計，構(gòu)思形成比較完善的設(shè)計方案。
（2）建立參數(shù)化運動模型是指進(jìn)行機械各部分的具體設(shè)計，首先確定各零件的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸和公差等，并在計算機上進(jìn)行參數(shù)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(guān)系的正確與否直接影響著運動仿真的結(jié)果，裝配前首先要確定運動的各構(gòu)件以及各構(gòu)件之間的運動副。確定好各構(gòu)件及各構(gòu)件之間的運動副之后，即可通過選擇構(gòu)件和運動副組成機構(gòu)，最后由各機構(gòu)組成整機，并為仿真做準(zhǔn)備。
3.2機械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的主要技術(shù)
機械產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)集成了現(xiàn)代設(shè)計制造過程中的多項先進(jìn)技術(shù)，包括三維建模、裝配分析、優(yōu)化設(shè)計、系統(tǒng)集成、產(chǎn)品信息管理、虛擬設(shè)計與制造、多媒體和網(wǎng)絡(luò)通訊等，是一項多學(xué)科的綜合技術(shù)。其核心技術(shù)主要有：
（1）CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM。CAD/CAE/CAPP/CAM分別是計算機輔助設(shè)計、計算機輔助工程、計算機輔助工藝過程設(shè)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(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)的核心，是實現(xiàn)計算機輔助產(chǎn)品開發(fā)的主要工具。PDM技術(shù)集成是管理與產(chǎn)品有關(guān)的信息、過程及人與組織，實現(xiàn)分布環(huán)境中的數(shù)據(jù)共享，為異構(gòu)計算機環(huán)境提供了集成應(yīng)用平臺，從而支持CAD/CAPP/CAM/CAE系統(tǒng)過程的實現(xiàn)？。
（2）異地、協(xié)同設(shè)計。在因特網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的環(huán)境中，進(jìn)行產(chǎn)品定義與建模、產(chǎn)品分析與設(shè)計、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理及產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換等，異地、協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計環(huán)境下為多人、異地實施產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)提供支持工具。
（3）基于知識的設(shè)計。將產(chǎn)品設(shè)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(shè)計系統(tǒng)之中，支持產(chǎn)品的設(shè)計過程，是實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)的重要工具。
（4）虛擬設(shè)計、虛擬制造。綜合利用建模、分析、仿真以及虛擬現(xiàn)實等技術(shù)和工具，在網(wǎng)絡(luò)支持下，采用群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、制造的本質(zhì)過程，包括產(chǎn)品的設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗，并進(jìn)行過程管理與控制等。
（5）綠色設(shè)計。是面向環(huán)保的設(shè)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(shè)計。
4機械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
機械產(chǎn)品門類廣，種類多，市場需求潛力巨大。目前，我國機械領(lǐng)域的數(shù)字化程度在具體行業(yè)中存在較大差距。如農(nóng)機企業(yè)普遍采用傳統(tǒng)設(shè)計方法，在應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于航天、汽車等其他行業(yè)，農(nóng)機企業(yè)之間重復(fù)型設(shè)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(chǎn)品的數(shù)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(shù)的能力，且已達(dá)到一定的水平，但由于技術(shù)儲備、裝備水平以及新產(chǎn)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(yīng)用還不夠普遍。盡管有些領(lǐng)先的企業(yè)已經(jīng)探討“數(shù)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(yīng)用還有很大距離。再次，機械產(chǎn)品的整體技術(shù)水平、質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、企業(yè)素質(zhì)與發(fā)達(dá)國家相比差距也很大，特別是新產(chǎn)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。
