虚拟制造技术研究概况综述

引言

从当今国际政治、经济形势来看,和平与发展成为当今时代的主题,经济全球化、贸易自由化和社会信息化的潮流正滚滚而来。在新的形势下,制造业的经营战略发生了很大变化,在30～60年代企业追求的是规模效益,如:美国福特汽车公司、通用汽车公司相继采用刚性流水线进行大批量生产；70年代更加重视降低生产成本,如:日本丰田公司采用准时化生产；80年代提高产品质量成为主要目标；进入90年代新产品开发及交货期成为竞争的焦点。由此产生了多种多样的制造哲理,如:精益生产、并行工程、敏捷制造和虚拟制造等,它们各有侧重,从不同角度研究如何增强企业的竞争力。虚拟制造技术是制造技术与仿真技术相结合的产物,本文对其作一简要介绍和分析。

一、虚拟制造技术

虚拟现实(VirtualReality)技术是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实,使人能够凭借直觉作用于计算机产生的三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟现实技术的虚拟制造(VirtualManufacturing)技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成,它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。其目的是在产品设计阶段,借助建模与仿真技术及时地、并行地、模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响,预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。从而更加有效的、经济的、柔性的组织生产,增强决策与控制水平,有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改,达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。虚拟制造也可以对想象中的制造活动进行仿真,它不消耗现实资源和能量,所进行的过程是虚拟过程,所生产的产品也是虚拟的。虚拟制造技术的应用将会对未来制造业的发展产生深远影响,它的重大作用主要表现为:

1、运用软件对制造系统中的五大要素(人、组织管理、物流、信息流、能量流)进行全面仿真,使之达到了前所未有的高度集成,为先进制造技术的进一步发展提供了更广大的空间,同时也推动了相关技术的不断发展和进步。

2、可加深人们对生产过程和制造系统的认识和理解,有利于对其进行理论升华,更好地指导实际生产,即对生产过程、制造系统整体进行优化配置,推动生产力的巨大跃升。

3、在虚拟制造与现实制造的相互影响和作用过程中,可以全面改进企业的组织管理工作,而且对正确作出决策有不可估量的影响。例如:可以对生产计划、交货期、生产产量等作出预测,及时发现问题并改进现实制造过程。

4、虚拟制造技术的应用将加快企业人才的培养速度。我们都知道模拟驾驶室对驾驶员、飞行员的培养起到了良好作用,虚拟制造也会产生类似的作用。例如:可以对生产人员进行操作训练、异常工艺的应急处理等。