你是如何理解虚拟制造的,试举例说明它在工业中的应用前景

虚拟现实（Virtual Reality）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（Virtual Manufacturing）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。从而更加有效地、经济地、柔性地组织生产，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：

●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。

●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。

●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。

●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。

VMT应用在以下几个方面：

1．虚拟企业。虚拟企业的建立，其中有一条最重要的原因是因为各企业本身无法单独满足市场需求，迎接市场挑战。因此，为了快速响应市场的需求，围绕新产品开发，利用不同地域的现有资源、不同的企业或不同地点的工厂，重新组织一个新公司。该公司在运行之前，必须分析组合是否最优，能否协调运行，并对投产后的风险、利益分配等进行评估。这种联作公司称为虚拟公司，或者叫动态联盟，是一种虚拟企业，它具有集成性和实效性两大特点的经济实体。在面对多变的市场需求下，虚拟企业具有加快新产品开发速度，提高产品质量，降低生产成本，快速响应用户的需求，缩短产品生产周期等优点。因此虚拟企业是快速响应市场需求的部队，能在商战中为企业把握机遇和带来优势。

2．虚拟产品设计。例如飞机、汽车的外形设计，其形状是否符合空气动力学原理，运动过

程中的阻力，其内部结构布局的合理性等。在复杂管道系统设计中，采用虚拟技术，设计者可以“进入其中”进行管道布置，并可检查能否发生干涉。在计算机上的虚拟产品设计，不但能提高设计效率，而且能尽早发现设计中的问题，从而优化产品的设计。

3．虚拟产品制造。应用计算机仿真技术，对零件的加工方法、工序顺序、工装的选用、工艺参数的选用，加工工艺性、装配工艺性、配合件之间的配合性、连接件之间的连接性、运动构件的运动性等均可建模仿真，可以提前发现加工缺陷，提前发现装配时出现的问题，从而能够优化制造过程，提高加工效率。

4．虚拟生产过程。产品生产过程的合理制定、人力资源、制造资源、物料库存、生产调度、生产系统的规划设计等，均可通过计算机仿真进行优化，同时还可对生产系统进行可靠性分析，对生产过程的资金进行分析预测，对产品市场进行分析预测等，从而对人力资源、制造资源的合理配置，对缩短产品生产周期，降低成本意义重大。

虚拟制造发展展望

虚拟制造的发展表明，从它的概念提出开始，就是研究与应用紧密结合的产物。尽管虚拟制造还有许多重大技术难题需要人们继续努力去解决，但新的环境对虚拟制造技术提出了新的需求。在这些方面，基于INTERNET的虚拟制造技术以及进一步发展为基于制造网格的虚拟制造应是需要特别关注的技术前沿课题。

1．基于INTERNET的虚拟制造

计算机网络技术的发展和制造资源、仿真资源的分布化使分布式虚拟制造成为一种必然趋势。加工过程大量非线性问题的计算及企业对工艺设计快速响应的需求，要求建立高性能并行计算环境并结合工艺设计开展高性能计算，包括铸造工艺仿真、锻压及冲压工艺仿真、焊接工艺仿真、切削工艺仿真等，基于网络的并行计算、分布式仿真是分布式虚拟制造研究的重要内容。基于Internet的异构环境下的协同产品开发和远程实时测试更是互联网环境下分布式虚拟制造迫切需求，因此开展基于B／S结构的虚拟协同设计环境、图形图像在INTERNET 快速传输、避免资源争夺而引起死锁协同控制机制等的研究，利用WWW技术，开展关于HTML ／VRML、CGI技术、Multicast技术、Java、Web service技术等，对文字、图形、图像、声音、动画的集成研究是当前研究的热点。

2．基于网格的虚拟制造

随着互联网技术的发展，网络化制造成为未来制造业越来越显著的特征。网络化制造是指制造企业基于网络技术开展产品设计、制造、销售、采购、管理等一系列活动的总称。其核心是利用网络，特别是Internet，跨越不同的企业之间存在的空间差距，实现产品商务的协同、

产品设计的协同、产品制造的协同和供应链的协同，从而缩短产品的研制周期和研制费用，提高整个产业链和制造群体的竞争力。网络化制造的进一步发展是制造网格，为适应制造网格的发展，基于制造网格的虚拟制造应是虚拟制造技术进一步发展的方向，其目标是：在动态变化的多个虚拟企业间共享虚拟制造资源和协同解决复杂产品在计算机上本质实现问题，使得人们利用虚拟制造技术解决产品全生命周期各阶段的问题就像我们今天使用电力网格解决生产、生活中问题一样方便、有效。