試論中國虛擬製造技術發展戰略

1 虛擬製造技術界定與內涵 

虛擬現實(Virtual Reality)技術是使用感官組織仿真設備和真實或虛幻環境的動態模型生成或創造出人能夠感知的環境或現實,使人能夠憑藉直覺作用於計算機產生的三維仿真模型的虛擬環境。基於虛擬現實技術的虛擬製造(Virtual Manufacturing)技術是在一個統一模型之下對設計和製造等過程進行集成,它將與產品製造相關的各種過程與技術集成在三維的、動態的仿真真實過程的實體數字模型之上。其目的是在產品設計階段,藉助建模與仿真技術及時地、並行地、模擬出產品未來製造過程乃至產品全生命周期的各種活動對產品設計的影響,預測、檢測、評價產品性能和產品的可製造性等等。從而更加有效的、經濟的、柔性的組織生產,增強決策與控制水平,有力地降低由於前期設計給後期製造帶來的回溯更改,達到產品的開發周期和成本最小化、產品設計質量的最最佳化、生產效率的最大化。 

虛擬製造技術的研究內容是極為廣泛的,除了虛擬現實技術涉及的共同性技術外,虛擬製造領域本身的主要研究內容有:虛擬製造的理論體系;設計信息和生產過程的三維可視化;虛擬環境下系統全局最優決策理論和技術;虛擬製造系統的開放式體系結構;虛擬產品的裝配仿真;虛擬環境中及虛擬製造過程中的人機協同作業等。一般來說,虛擬製造的研究都與特定的套用環境和對象相聯繫,由於套用的不同要求而存在不同的側重點,因此出現了三個流派,即以設計為中心的虛擬製造、以生產為中心的虛擬製造和以控制為中心的虛擬製造。以設計為中心的虛擬製造是通過增加製造信息到集成產品開發過程中並在計算機中仿真多種製造方案,為設計者提供一個設計產品和評估產品可製造性的環境。以生產為中心的虛擬製造是通過增加仿真能力到生產過程模型,達到方便和快捷地評價多種加工過程的目的。它為工藝計畫和生產計畫的生成、工藝資源的要求以及對這些計畫的評價提供了一個環境。以控制為中心的虛擬製造是通過增加仿真到控制模型和實際的生產過程,模擬實際的車間生產,評估車間生產活動,達到最佳化製造過程的目的。 
2 發展虛擬製造技術的意義
虛擬製造也可以對想像中的製造活動進行仿真,它不消耗現實資源和能量,所進行的過程是虛擬過
程,所生產的產品也是虛擬的。虛擬製造技術的套用將會對未來製造業的發展產生深遠影響,它的重大作用主要表現為:
  

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