現代虛擬制造技術(shù)及應用前景分析

現代虛擬制造技術(shù)及應用前景分析

【摘 要】市場(chǎng)化、信息化是一個(gè)現代企業(yè)發(fā)展的必然趨勢，文章結合虛擬制造等新的制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，探討了現代制造業(yè)要實(shí)現市場(chǎng)化就必須走信息化道路以及目前存在的困難和解決方案。
　　【關(guān)鍵詞】信息化；虛擬制造；虛擬企業(yè)

　　 為把我國建成不僅是新的世界制造中心，而且是廣泛應用先進(jìn)技術(shù)的制造強國，國家對制造企業(yè)提出了宏偉目標，即要求國內骨干企業(yè)盡快著(zhù)手信息化工作， 2010年到2015年大中型企業(yè)要達到國際先進(jìn)的信息化制造水平。實(shí)際上，信息化不僅是政策的約束，更是市場(chǎng)的驅使，隨著(zhù)市場(chǎng)經(jīng)濟全球化的進(jìn)程，信息化制造將成為現代制造企業(yè)追求的重要目標之一。
　　 一、信息化制造與虛擬技術(shù)
　　什么才是信息化制造？信息化制造是以虛擬制造和大規模定制生產(chǎn)為標準的，只有基本上實(shí)現了從產(chǎn)品設計、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)制造和流通以至產(chǎn)品全生命周期的信息化，才算真正完成信息化工作，在此基礎上的先進(jìn)制造模式和信息化內容才能叫做信息化制造。
　　 隨著(zhù)計算機、自動(dòng)化及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在制造系統中的應用，信息技術(shù)對制造技術(shù)發(fā)展的作用目前已占到第一位。產(chǎn)品制造過(guò)程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。信息技術(shù)使現代制造的技術(shù)含量提高，使傳統制造技術(shù)發(fā)生質(zhì)的變化。信息技術(shù)也促進(jìn)著(zhù)設計技術(shù)的現代化，加工制造的精密化、快速化，自動(dòng)化技術(shù)的柔性化、智能化，整個(gè)制造過(guò)程的網(wǎng)絡(luò )化、全球化。
　　制造業(yè)要在競爭激烈的全球市場(chǎng)求得生存與發(fā)展，必須能夠更好地滿(mǎn)足市場(chǎng)所提出的TQCS要求，即要以最短的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期(Time)、最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量（Quality）、最低廉的制造成本（Cost）和最好的技術(shù)支持與售后服務(wù)（Service）來(lái)贏(yíng)得市場(chǎng)與用戶(hù)。為了提高競爭能力，企業(yè)應當能夠對市場(chǎng)需求的變化做出快速敏捷的反應，并及時(shí)地對自身的生產(chǎn)做出合理的調整與重新規劃。面對不可預測、持續發(fā)展、快速多變的市場(chǎng)需求，企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)必須具有高度的柔性。計算機軟硬件技術(shù)及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的迅速發(fā)展為實(shí)現這一目標提供了強有力的支持。
　　基于這些因素，概念設計、并行工程、智能制造、敏捷制造等多種有關(guān)先進(jìn)制造技術(shù)的新思想、新概念相繼誕生。虛擬制造（VirtualManufacture）就是其中之一，它代表了一種全新的制造體系和模式。在虛擬制造中，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是基于數字化的虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)VPD方式（VirtualProductDevelopment），以用戶(hù)的需求為第一驅動(dòng)，并將用戶(hù)需求轉化為最終產(chǎn)品的各種功能特征。VPD保證了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的效率和質(zhì)量，提高了企業(yè)的快速響應和市場(chǎng)開(kāi)拓能力。
　　虛擬技術(shù)在先進(jìn)制造技術(shù)中的應用主要包括虛擬制造和虛擬企業(yè)兩個(gè)部分。
　　1．虛擬制造(VM)是在產(chǎn)品設計階段實(shí)時(shí)地、并行地模擬產(chǎn)品未來(lái)制造全過(guò)程及其對產(chǎn)品設計的影響，預測產(chǎn)品性能、產(chǎn)品的可制造性、產(chǎn)品的成本等，從而更有效地、柔性靈活地組織生產(chǎn)，并使新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)一次獲得成功，目的是盡量降低產(chǎn)品的成本，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命，快速有效地響應瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)。
　　虛擬制造實(shí)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)、虛擬現實(shí)技術(shù)為支柱，在產(chǎn)品設計或制造系統的物理實(shí)現之前，就能使人體會(huì )到或感覺(jué)到未來(lái)產(chǎn)品的性能或者制造系統的狀態(tài)，從而可以做出前瞻性的決策與優(yōu)化實(shí)施方案。從本質(zhì)上講虛擬制造技術(shù)是對真實(shí)制造過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬、仿真，是在計算機上制造數字化產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)模擬仿真對產(chǎn)品外形設計、布局設計、加工及裝配過(guò)程達到優(yōu)化產(chǎn)品的設計及工藝過(guò)程、優(yōu)化制造環(huán)境配置和生產(chǎn)供給計劃、優(yōu)化制造過(guò)程并改進(jìn)制造系統的目的，用來(lái)改善各個(gè)層次的決策和控制。虛擬制造從根本上改變了設計、試制、修改設計、規模生產(chǎn)的傳統制造模式。在產(chǎn)品真正制出之前，在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型代替傳統的硬樣品進(jìn)行試驗，對其性能和可制造性進(jìn)行預測和評價(jià)，從而縮短產(chǎn)品的設計與制造周期，降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本，提高系統快速響應市場(chǎng)變化的能力。
　　 2．虛擬企業(yè)是為了快速響應某一市場(chǎng)需求，將產(chǎn)品涉及到的不同企業(yè)臨時(shí)組建成為一個(gè)沒(méi)有圍墻、超越空間約束、靠計算機網(wǎng)絡(luò )聯(lián)系、統一協(xié)調的合作經(jīng)濟實(shí)體。虛擬企業(yè)的特點(diǎn)是企業(yè)的功能上不完整、地域上分散和組織結構上非永久性，它是實(shí)現敏捷制造的有效手段。由于市場(chǎng)的全球化，企業(yè)必須不斷創(chuàng )新產(chǎn)品及優(yōu)化制造過(guò)程，快速響應客戶(hù)要求，才能取得競爭上的優(yōu)勢。同時(shí)，企業(yè)不可能也不必做每一件事、每一個(gè)部件和每一個(gè)制造過(guò)程，而必須尋找合適的合作伙伴。其最終目標是利用不同地區的現有生產(chǎn)資源，把它們迅速組合成一種沒(méi)有界限的、靠電子手段聯(lián)系的經(jīng)營(yíng)實(shí)體，以便快速推出高質(zhì)量、低成本的新產(chǎn)品。
　　 由于國內外市場(chǎng)競爭日益加劇，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快及人們對產(chǎn)品多樣化的需求增加，使得機械制造業(yè)向多品種小批量生產(chǎn)方式發(fā)展。因此，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期成為決定制造業(yè)競爭力的首要因素。而虛擬制造技術(shù)被認為是加速新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的有效手段，它能很好地解決制造業(yè)的TQCS難題，虛擬制造技術(shù)對制造業(yè)將是一次新的革命，它的廣泛應用意義是深遠的。

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