虛擬制造技術(shù)(數(shù)據(jù)庫)

時(shí)間：2022-12-03 16:30:01 | 來源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-12-03 16:30:01 來源：信息時(shí)代

    虛擬制造技術(shù) : 基于虛擬現(xiàn)實(shí)性技術(shù),按統(tǒng)一模型對(duì)設(shè)計(jì)和制造等過程進(jìn)行集成,將產(chǎn)品制造相關(guān)的各種過程與技術(shù)集成為一個(gè)三維、動(dòng)態(tài)并且是仿真過程的實(shí)體數(shù)字模型。虛擬制造又稱擬實(shí)制造或屏幕制造。虛擬制造是一個(gè)集成的、綜合的制造環(huán)境,通過運(yùn)行該環(huán)境可以改善制造企業(yè)中各個(gè)層次的決策和控制。具體地說,虛擬制造是實(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn),即以計(jì)算機(jī)支持的仿真技術(shù)為前提,對(duì)設(shè)計(jì)、制造等生產(chǎn)過程進(jìn)行統(tǒng)一建模,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段,實(shí)時(shí)并行地模擬出產(chǎn)品未來制造全過程及其對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響,預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能、產(chǎn)品制造成本、產(chǎn)品的可制造性,從而更有效、更經(jīng)濟(jì)靈活地組織制造生產(chǎn),使制造企業(yè)工廠和車間的資源得到合理配置,以達(dá)到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本的最小化,產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化,生產(chǎn)效率的最高化之目的。可見,虛擬制造并不是真正的制造過程,它不產(chǎn)生真實(shí)產(chǎn)品,基本不消耗材料和能量,而是利用制造對(duì)象、制造資源和制造過程的模型來展現(xiàn)“制造”的本質(zhì)過程。
1.虛擬制造技術(shù)與虛擬制造系統(tǒng)
基于虛擬制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)的制造系統(tǒng)稱為虛擬制造系統(tǒng)(VMS)。VMS是現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)(real manufacturing system,RMS)在虛擬環(huán)節(jié)下的映射。VMS生產(chǎn)的產(chǎn)品是可視的數(shù)字化虛擬產(chǎn)品,但它具有真實(shí)產(chǎn)品所反映的特征,包含動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)及決策、控制、調(diào)度、管理等四個(gè)機(jī)制。由此可見,VMT是一種軟件技術(shù),可以用以填補(bǔ)CAD/CAM技術(shù)與生產(chǎn)過程、企業(yè)管理之間的技術(shù)鴻溝,將企業(yè)的生產(chǎn)和管理活動(dòng)在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前就在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行顯示和評(píng)價(jià),使設(shè)計(jì)工程師能夠預(yù)見可能發(fā)生的問題和后果。
2.虛擬制造技術(shù)的效果
(1)提供關(guān)鍵的設(shè)計(jì)和管理決策對(duì)生產(chǎn)成本、周期和能力的影響信息,以便決策者正確地處理產(chǎn)品性能、制造成本、生產(chǎn)進(jìn)度和風(fēng)險(xiǎn)之間的平衡關(guān)系,作出正確的設(shè)計(jì)和管理決策。
(2)提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量,減少設(shè)計(jì)缺陷,從而按照產(chǎn)品的特點(diǎn)優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),提高生產(chǎn)過程開發(fā)的效率。
(3)提高工藝規(guī)劃和加工過程的合理性,優(yōu)化制造過程并提高制造質(zhì)量。
(4)通過生產(chǎn)計(jì)劃的仿真,優(yōu)化資源的利用,縮短生產(chǎn)周期并降低生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)柔性制造和敏捷制造。
(5)提高企業(yè)生產(chǎn)的柔性,可以適應(yīng)用戶的特殊要求修改產(chǎn)品設(shè)計(jì),及時(shí)作出報(bào)價(jià)和保證交貨期,以此快速響應(yīng)市場(chǎng)變化。
3.虛擬制造系統(tǒng)模式
根據(jù)虛擬制造解決所存在問題的關(guān)鍵技術(shù),有下列四種虛擬制造系統(tǒng)模式:
(1) 以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造:提供設(shè)計(jì)工程師在虛擬環(huán)境下設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)環(huán)境,該環(huán)境為虛擬制造提供計(jì)算分析、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通信、可視化仿真等設(shè)備和技術(shù),其開發(fā)工具支持面向設(shè)計(jì)與管理的合作,使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品評(píng)價(jià)和異地協(xié)同設(shè)計(jì)等工作得以并行進(jìn)行。
(2) 以生產(chǎn)為中心的虛擬制造:其目標(biāo)是評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可生產(chǎn)性。它是在生產(chǎn)過程模型中溶入仿真技術(shù),對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程進(jìn)行仿真,以得到資源的最佳配置和生產(chǎn)組織、調(diào)度的最優(yōu)方式。
(3) 以控制為中心的虛擬制造:是將仿真加到控制模型和信息處理中,以實(shí)現(xiàn)基于仿真的最優(yōu)控制。它利用計(jì)算機(jī)軟硬件的功能,將傳統(tǒng)的各種控制儀表、檢測(cè)儀表的功能數(shù)字化,并可靈活地進(jìn)行各種功能的組合。
(4) 以加工為中心的虛擬制造:其目標(biāo)是研究產(chǎn)品的可加工性,即研究產(chǎn)品及其零部件的鑄造、焊接、切削的可加工性和可裝配性,研究零部件的技術(shù)要求與材料、設(shè)備資源的匹配,以優(yōu)化工藝過程。
此外,虛擬制造系統(tǒng)也可以根據(jù)仿真對(duì)象的不同分為單機(jī)型和系統(tǒng)型兩種模式; 或根據(jù)虛擬制造系統(tǒng)與外界的聯(lián)系分為封閉式與半封閉式兩種模式。
虛擬制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)按不同應(yīng)用目標(biāo)和應(yīng)用環(huán)境而各不相同,但一般均由包含建模技術(shù)、仿真技術(shù)和控制技術(shù)等三大主體技術(shù)群以及為其提供支撐技術(shù)和環(huán)境(如計(jì)算機(jī)軟硬件平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫和信息集成軟件、企業(yè)管理制度和文化等)的技術(shù)群組成。由于VMT是一個(gè)有機(jī)的整體,所以作為主體技術(shù)的建模技術(shù)、仿真技術(shù)和控制技術(shù)之間不是相互孤立的,它們之間有大量的信息交換。特別是要在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)敏捷制造,創(chuàng)建虛擬公司,建立全球VMS,還要求有信息高速公路的支持。
從虛擬制造概念的提出到迄今為止,雖然只有短短的十幾年,但是它已成為世界各國科技界、企業(yè)界研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)之一。它對(duì)制造業(yè)發(fā)展的影響是革命性的。許多國家都將虛擬制造作為21世紀(jì)制造業(yè)變革的核心技術(shù),從不同方向開展研究和應(yīng)用。由于虛擬制造是對(duì)已有的CAD/CAM技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、環(huán)境構(gòu)造技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)及可視化技術(shù)等進(jìn)行系統(tǒng)綜合的技術(shù),因此企業(yè)引入和實(shí)現(xiàn)虛擬制造技術(shù)也應(yīng)該是一個(gè)漸進(jìn)的過程,它的首要前提是企業(yè)已經(jīng)掌握CAD/CAM技術(shù)并積累了一定的經(jīng)驗(yàn),其次是企業(yè)已經(jīng)建立了完善的管理信息系統(tǒng),基礎(chǔ)數(shù)據(jù)齊全,工時(shí)定額和成本核算合理科學(xué),在計(jì)算機(jī)管理方面具有良好的基礎(chǔ)和條件。