虚拟制造技术及应用
虚拟制造技术的相关概念及其应用
虚拟制造技术的相关概念及其应用【摘要】虚拟制造技术是一种基于计算机仿真和虚拟现实技术的创新性制造方法。
它通过数字化建模和仿真,实现了全生命周期的产品设计、工艺规划、生产执行、质量控制和维护管理等各个阶段的优化和智能化。
在产品设计阶段,虚拟制造技术可以帮助设计师实现产品的虚拟验证和优化设计;在工艺规划阶段,它可以模拟制造过程,提高生产效率;在生产执行阶段,它可以优化生产计划和资源调配,实现智能化制造;在质量控制阶段,它可以实时监测和调整生产过程,确保产品质量;在维护管理阶段,它可以预测设备故障和优化维护方案。
未来,虚拟制造技术的发展趋势是向更智能、更数字化、更集成化的方向发展,其重要性和应用前景将会逐渐凸显。
【关键词】虚拟制造技术、产品设计、工艺规划、生产执行、质量控制、维护管理、未来发展趋势、重要性、应用前景。
1. 引言1.1 虚拟制造技术的定义虚拟制造技术是一种利用计算机仿真和虚拟现实技术,将产品的设计、工艺规划、生产执行、质量控制和维护管理等各个阶段都进行虚拟模拟和优化的先进制造技术。
通过虚拟制造技术,可以在产品实际制造之前进行全面的数字化仿真,及时发现和解决问题,降低生产成本,缩短产品开发周期,提高产品质量和生产效率。
虚拟制造技术的发展已经经历了多个阶段,从最初只能进行简单模拟的2D平面图到今天可以实现高度真实感的3D虚拟仿真。
随着计算机性能的不断提升和虚拟现实技术的成熟,虚拟制造技术正在逐渐成为制造业中不可或缺的重要技术手段。
通过虚拟制造技术,企业可以在产品整个生命周期中进行全面的数字化管理和优化,提高整体竞争力,实现智能制造的目标。
1.2 虚拟制造技术的发展历程虚拟制造技术的发展历程可以追溯到上个世纪80年代初。
当时,随着计算机技术的不断发展和成熟,虚拟制造技术开始引起人们的关注。
最初,虚拟制造技术主要应用于汽车、航空航天等行业,用来验证产品设计方案和模拟生产过程。
随着计算机性能的不断提升和软件技术的不断完善,虚拟制造技术在逐渐扩展到了更多的领域,如电子产品、机械设备等。
虚拟制造技术的应用
虚拟制造技术
6. 计算机辅助工艺设计 CAPP系统能够完成工艺过程设计、工艺文件管理、信息集成等工艺设计,是一个将产品 数据转化成面向制造的指令性数据的重要环节,起到承上(产品设计)启下(加工制造与管理)、连 接CAD与CAM 的作用。CAPP系统的设计方法很多,典型的有基于专家系统的工具型CAPP系 统、基于产品数据管理(Product Data Management,PDM)的集成化CAPP系统及基于AI的智能 化CAPP系统等。这些CAPP系统已经在航天、汽车、电子等行业得到广泛应用。但由于 CAPP针对的是典型的跨学科的复杂问题,而工艺设计是一门经验性与技巧性很强的学科,因此 CAPP很难实用化和通用化。
1. 虚拟建模 虚拟建模是虚拟制造系统的核心,主要内容是根据产品的设计尺寸,建立三维几何模型, 它是虚拟制造的基础工作,并为其他设计、分析提供产品的数据源。虚拟建模可以通过 CAD软件实现,常用的CAD 软件包括UG、SolidEdge动力学分析 运动学分析的目的是通过考察各零部件的相对运动状态,检验机构是否发生干涉并考察 和评价系统的速度和加速度特征。动力学分析的目的是考察发射装置在发射导弹过程中,机构 的运动参数和受力情况等能否满足设计要求。 将运动部件在CAD系统中进行简化后导入动力学分析(MMS)软件中,根据零件材料对实 体模型赋予密度、惯性力矩等参数,并根据发射装置的机构运动原理对模型施加约束、载荷、 接触等作用。最后通过对虚拟样机的仿真得出导弹的分离参数、发射装置主要承力件的受力 值、发射装置机构运动时序等重要参数,可以用来生成柔性体有限元分析的外部载荷。常用的 MMS 软件有MSC.ADAMS、DADS、SIMPACK 等。
先进制造技术
虚拟制造技术
1.1 虚拟制造技术的应用情况
机械制作的虚拟设计与虚拟制造技术
机械制作的虚拟设计与虚拟制造技术现代科技的迅猛发展使得虚拟设计与虚拟制造技术在机械制作领域得到了广泛应用。
虚拟设计与虚拟制造技术通过模拟真实的制造环境,可以大幅度提高机械制作的效率和质量。
本文将探讨虚拟设计与虚拟制造技术在机械制作中的应用,以及其带来的益处和挑战。
一、虚拟设计技术在机械制作中的应用虚拟设计技术是指利用计算机软件来模拟机械制作的各个环节,包括产品设计、工艺分析、装配优化等。
通过虚拟设计技术,可以在计算机上实现对机械产品的三维建模,并对产品进行各种分析和测试,从而提前发现和解决潜在的问题。
1. 产品设计:虚拟设计技术可以帮助工程师在计算机上对产品进行各种设计和优化。
通过三维建模和仿真分析,工程师可以预先观察产品在不同工作条件下的工作状态,并通过模拟实验来改善产品的性能和可靠性。
2. 工艺分析:虚拟设计技术可以模拟机械制作中的各个工艺环节,例如切削、焊接、组装等。
通过对工艺进行虚拟分析,可以评估不同工艺参数对产品质量和生产效率的影响,为实际制造提供指导。
3. 装配优化:虚拟设计技术可以对产品的装配过程进行模拟和优化。
通过虚拟装配,可以避免实际装配中可能出现的问题,如零件位置偏差、冲突等,提高产品的装配质量和效率。
二、虚拟制造技术在机械制作中的应用虚拟制造技术是指通过虚拟仿真来模拟机械制造的整个过程,包括加工计划、生产调度、设备操作等。
通过虚拟制造技术,可以提高机械制造的效率和质量,并降低成本和风险。
1. 加工计划:虚拟制造技术可以对机械加工过程进行虚拟仿真,包括工艺规划、刀具路径生成等。
通过虚拟仿真,可以评估不同加工方案的优劣,并选择最优的加工方案,提高加工效率和质量。
2. 生产调度:虚拟制造技术可以模拟生产线上设备的运行情况,并进行生产调度优化。
通过虚拟仿真,可以评估不同生产调度方案的生产效率和资源利用率,并做出合理的调度决策。
3. 设备操作:虚拟制造技术可以提供对设备操作的虚拟训练。
智能制造中的虚拟现实技术
智能制造中的虚拟现实技术智能制造是近年来国家大力推广的一项重点战略,其以先进的信息技术和智能物联网技术为基础,将传统制造过程数字化、网络化、自动化和智能化,实现生产、管理、服务等各个环节的全面提升。
而虚拟现实技术,作为智能制造的重要组成部分,也在为智能制造的发展提供着强有力的支持。
虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)是一种以计算机技术为基础,利用多种感官仿真技术构建出逼真的虚拟环境,使用户获得一种身临其境的感觉。
虚拟现实技术在传媒、娱乐、医学、教育等领域得到广泛应用,随着智能制造的推进,其也逐渐成为了智能制造中不可或缺的一种技术手段。
一、虚拟现实技术在智能制造中的应用1、虚拟仿真虚拟仿真是智能制造最为经典的应用之一,其利用计算机技术构建出一套与实际制造过程相仿的数字模型,实现对生产环节进行模拟、测试和优化。
通过虚拟环境中的仿真模拟,工程师可以更清楚地了解产品生产过程中可能出现的问题,并在数字模型中进行调整,以达到最佳方案。
2、虚拟现实培训智能制造部分生产过程极度危险、复杂,而人员的培训是生产线安全和生产效率的关键。
虚拟现实技术可以通过建立虚拟制造厂房、制造产品等体验式培训,让新员工在灵活的虚拟环境中快速掌握技能、丰富经验,减少人员培训成本,降低职业伤害可能性。
3、虚拟现实协作虚拟现实协作主要利用虚拟环境中的互动设计,极大的减少现实中人员的面对面沟通时间,同时加速了决策流程的进行。
例如,在汽车整车生产、新产品开发等stage中,虚拟现实协作可以有效的提高各个环节之间的协作效率、减少反复试错的过程,从而提高生产效率、降低产品寿命期成本,还可以最大化优化流程设计。
二、虚拟现实技术对智能制造发展的贡献1、提高生产效率虚拟现实技术能够快速模拟、预测生产过程中的各种因素,找出最优方案,在实际生产操作前进行测试,避免出现生产线上不必要的重大差错,从而减少产品不良率,提高生产效率。
2、降低生产成本虚拟现实技术可以有效减少物流、材料、人员等资源的开销,而尤其是在制造过程中会出现的一些强制手段,如汽车制造中的大型机器设备保养、机械停机、部署调试等,虚拟现实技术都可以帮助我们在最短时间内完成,进而降低生产成本。
现代虚拟制造技术及应用
现代虚拟制造技术及应用现代虚拟制造技术是指利用虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、计算机仿真技术等,模拟和预测产品设计、生产和运营过程的一种制造技术。
它通过数字化、模拟化和仿真化的手段,将真实制造环境转化为虚拟的数字世界,实现产品的全生命周期管理和优化。
虚拟制造技术在产品设计阶段的应用:1. 产品设计:传统产品设计往往需要制造出多个样品进行试制和测试,而虚拟制造技术可以在计算机中进行三维设计和仿真分析,减少了物理样品制造的成本和时间,同时避免了一些物理试制无法表现出的问题。
2. 产品装配:虚拟装配可以将产品的各个零部件进行虚拟的装配,模拟真实的装配过程,分析和优化装配工艺、方法和工作环境,提高装配质量和效率。
3. 故障分析:利用虚拟制造技术可以将产品的工作状态进行虚拟仿真,模拟和分析产品的故障情况,帮助设计人员找到并修复潜在的故障问题,提高产品的可靠性和使用寿命。
虚拟制造技术在生产制造阶段的应用:1. 数字化工厂:虚拟制造技术可以将整个工厂的设备、物料和人员进行虚拟建模,对生产线进行仿真和优化,降低生产成本、提高生产效率。
2. 生产过程仿真:利用虚拟制造技术可以对生产过程进行虚拟仿真和优化,预测生产能力、排程、物料流动和生产质量等,提高生产计划的准确性和制造执行能力。
3. 操作培训:虚拟制造技术可以打造虚拟现实的生产环境,用于对生产操作人员进行培训,提高其操作技能和遵循生产流程的能力。
虚拟制造技术在产品服务和维护阶段的应用:1. 服务支持:虚拟制造技术可以将产品的维修和保养过程进行虚拟模拟,帮助服务人员更快速地定位问题和解决故障,提高产品的可维护性和服务效率。
2. 远程支持:通过虚拟现实技术,远程支持人员可以在实际操作中提供在线指导,帮助用户解决问题,解决产品使用过程中的疑难问题,节约服务成本和时间。
总之,虚拟制造技术的应用范围非常广泛,从产品设计到生产制造再到售后服务,都可以利用虚拟制造技术进行模拟和优化,提高产品的设计质量、生产效率和服务水平。
智能制造中的虚拟制造技术应用研究
智能制造中的虚拟制造技术应用研究智能制造一词是近年来越来越热门的话题。
在这个数字化、网络化的时代,智能化生产的重要性越来越明显。
智能制造不仅可以提高生产效率、优化生产流程、降低成本、提高产品质量,还能为企业带来更高的竞争力。
而虚拟制造技术,则是智能制造的重要支持。
虚拟制造技术是指基于计算机模拟和仿真技术,在数字化环境中完成的产品生产过程的仿真分析。
它可以在实际制造之前分析、优化设计,可以在没有实际物理设备的情况下进行仿真测试。
虚拟制造技术可以有效减少实际制造中的试错成本和时间,提高生产效率和产品质量。
虚拟制造技术在智能制造中应用广泛。
下面,就从产品设计、生产过程控制、优化管理等方面,介绍虚拟制造技术在智能制造中的应用。
一、产品设计产品设计是智能制造的第一步。
虚拟制造技术可以在设计阶段对整个产品进行数字化建模和仿真分析。
设计人员可以通过虚拟场景,观察产品在工作状态下的表现,测试产品的耐久性、稳定性、可靠性等性能。
虚拟制造技术还可以模拟出一系列的生产流程,可以提前预判可能会发生的问题,从而优化设计。
虚拟制造技术还可以支持产品的人机交互界面设计。
设计人员可以通过虚拟场景,观察和测试产品外观、功能、用户操作等一系列因素。
二、生产过程控制虚拟制造技术可以在生产过程中模拟虚拟设备的运作,分析设备的性能、使用寿命、维修等方面的问题。
这些分析结果可以作为控制生产过程的参考依据,从而达到优化生产流程的目的。
虚拟制造技术还可以帮助工程师进行调试和优化。
在实际制造之前,可以先在数字化模拟环境下进行测试,从而避免实际制造中的试错成本和时间。
生产过程中,虚拟制造技术可以提前发现可能发生的问题,从而能够进行相应的调整和改进。
三、优化管理智能制造具有高度的数字化和网络化特点,对于企业管理提出了更高的要求。
虚拟制造技术可以支持各个方面的优化管理。
例如,可以通过虚拟场景进行生产计划分析和优化,提高生产效率和生产计划的精准性。
虚拟制造技术还可以支持全面的质量控制,通过监控整个生产流程、分析数据和指标等方式,实现全面的质量管理。
虚拟制造PPT课件
目录
• 虚拟制造概述 • 虚拟制造技术 • 虚拟制造流程 • 虚拟制造的优势与挑战 • 虚拟制造案例分析 • 总结与展望
01
虚拟制造概述
定义与特点
定义
虚拟制造是一种先进制造技术,通过计算机模拟和仿真技术,在计算机上实现 产品制造的全过程,以评估产品的可制造性、优化制造过程、提高生产效率及 降低成本。
总结词:电子制造业是另一个应 用虚拟制造技术的领域,通过模 拟和优化设计和生产过程,提高 产品质量和生产效率。
1. PCB设计优化:电子制造商可 以利用虚拟制造技术对PCB(印 刷电路板)设计进行模拟和优化 ,提高产品的性能和质量。
3. 质量控制:虚拟制造技术还可 以用于质量控制,通过模拟整个 生产过程,找出潜在的质量问题 ,提高产品的质量。
3. 质量控制:虚拟制 造技术还可以用于质 量控制,通过模拟整 个生产过程,找出潜 在的质量问题,提高 模具的质量。
06
总结与展望
总结
虚拟制造技术的 定义
虚拟制造是一种基于 计算机建模和仿真的 制造过程,通过模拟 产品的设计和制造过 程,以优化制造过程 、提高产品质量和降 低生产成本。
虚拟制造技术的 分类
优化生产过程
虚拟制造可以对制造过程进行优化,提高生产效率,降低能源消耗 和环境污染。
虚拟制造的应用范围
产品设计
虚拟制造技术可以用于产品的设计和优化,通过模拟和仿真技术,实现产品的早期检测和优化。
生产计划
虚拟制造可以用于生产计划的制定和优化,通过对生产过程的模拟和仿真,实现生产计划的精细管理和优化。
THANKS
感谢观看
详细描述
VR技术可以为用户提供一个逼真的虚拟环境,可用于产品体验、培训和设计等方面。
虚拟制造技术的相关概念及其应用
虚拟制造技术的相关概念及其应用虚拟制造技术指的是通过计算机模拟技术来创建虚拟制造场景,对产品进行数字化设计、模拟验证、工艺设备优化及数字化制造等一系列生产过程的管理,在实际制造中减少试错成本,加快产品开发及上市时间,提高产品质量和竞争力。
虚拟制造技术通过将数字化方法与传统制造技术相结合,可以大大缩短产品研发周期、提高生产效率和质量,并极大地降低生产成本和环境污染。
虚拟制造技术的应用十分广泛,包括数控机床复杂零部件加工、机器人智能制造、空间航空工程的设计与生产、汽车制造的过程优化等。
在汽车制造方面,虚拟制造技术可以为各种智能制造流程提供重要的支持,比如在产品开发阶段,通过数字化设计、可视化仿真和虚拟验证等手段,把握产品性能及市场需求,从而减少开发成本和提高产品质量。
在之后的生产阶段,通过数字化工厂和虚拟制造技术,实现了自动化生产线智能化、感知化和自适应化,提高生产效率、节约成本、降低质量风险。
虚拟制造技术的核心理念在于数字化和智能化,数字化是指将产品和生产过程转化为数字化数据,以便进行仿真和虚拟验证。
在数字化的基础上,虚拟制造技术可以实现产品的可视化、交互式仿真,以及设计、制造和工程性能优化,并通过对生产过程的模拟和协调最大限度地提高生产效率和质量。
虚拟制造技术的另一个核心理念是智能化,即在生产过程中采用智能化技术实现生产线的感知、控制和优化,以最大限度地提高生产过程的效率和质量。
虚拟制造技术的未来发展趋势是数字化、智能化和可持续化。
数字化将在越来越多的工业领域实现,基于AI、大数据和物联网等技术的智能制造和自适应制造也将成为行业的发展方向,同时,可持续制造原则也被越来越多的企业所认同,把制造过程中的环境影响降到最低。
总之,随着虚拟制造技术的不断发展,数字化、智能化和可持续制造已成为发展趋势,通过虚拟制造技术的应用,可以有效降低制造成本、提高产品质量、加快产品研发周期,为产业的现代化和高效化作出贡献。
机械工程中的虚拟制造技术
机械工程中的虚拟制造技术
虚拟制造技术是一种在计算机上执行制造过程的技术,它采用计算机仿真与虚拟现实技术,在计算机上群组协同工作,实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验,以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程。
在机械工程中,虚拟制造技术可以应用于以下方面:
1. 设计和工艺规划:通过虚拟制造技术,可以在计算机上模拟产品的设计和工艺规划过程,从而在制造之前发现和解决潜在的问题,提高产品的质量和可制造性。
2. 加工制造:虚拟制造技术可以模拟产品的加工制造过程,从而优化加工参数和流程,提高加工效率和产品质量。
3. 性能分析:通过虚拟制造技术,可以对产品的性能进行模拟和分析,从而预测和优化产品的性能。
4. 质量检验:虚拟制造技术可以模拟产品的质量检验过程,从而在制造之前发现和解决潜在的质量问题。
5. 企业各级过程的管理与控制:虚拟制造技术可以对企业各级过程进行管理和控制,从而提高企业的生产效率和产品质量。
总之,虚拟制造技术在机械工程中具有广泛的应用前景,可以提高企业的生产效率和产品质量,降低生产成本和风险。
虚拟制造技术在现代机械工程设计中的应用
虚拟制造技术在现代机械工程设计中的应用虚拟制造技术是虚拟现实技术和计算机仿真技术在制造领域的综合发展及应用,它为制造业带来全新的概念。
它既是一项先进制造技术又是一种先进制造理念,这项新兴的制造技术为制造业的发展指明了方向,减少了资源浪费,实现了绿色制造,使制造业达到了前所未有的高度集成化与优化,为先进制造技术的进一步发展提供了更广阔的空间,是现代制造业信息化过程中不可逾越的阶段。
本文对虚拟制造技术在现代机械工程设计中的应用进行了研究探讨。
标签:虚拟制造;虚拟现实技术;现代机械;工程设计虚拟制造是20世纪80年代后期美国首先提出来的一种新思想,它是利用信息技术、仿真技术、计算机技术等对现实制造活动中的人、物、信息及产品设计、工艺规划、加工制造等生产过程进行全面的仿真,以发现制造中可能出现的问题,预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等,在产品实际生产前就采取预防措施,确保产品一次性开发成功,以达到降低成本、缩短产品开发周期、增强企业竞争力的目的。
一、关于虚拟制造的技术特点一是高度集成。
虚拟制造中产品设计与制造过程是在虚拟的产品数字化模型中进行产品设计、制造、测试等过程,并且在虚拟的制造环境中检验其设计、加工、装配和操作。
因此,易于综合运用系统工程知识、并行工程和人―机工程等多学科先进技术,实现信息集成、知识集成、串并行交错工作机制集成和人―机集成。
二是敏捷灵活。
开发的产品(部件)可存放在计算机里,既节省仓储费用,利于产品再次快速改型设计,从而大幅度缩短了生产准备周期,降低了成本,提高了产品从设计、制造到销售全过程的整体性和敏捷性。
三是分布合作。
虚拟制造通过Internet可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同一产品模型上同时工作,相互交流,实现资源共享,发挥各自特长,实现异地设计、制造,从而使产品开发以快捷、优质、低耗响应市场变化,将制造业信息化与知识化融为一体。
二、虚拟制造技术对发展我制造业的作用一是减少资源浪费,实现绿色制造。
虚拟制造技术在农业机械制造中的应用
河南科技上当前,国际农机市场的竞争非常激烈,农业机械产品的更新节奏非常快,智能化需求越来越突出。
而中国农机行业产品开发存在着产品仿制多、创新少,可靠性差,开发周期长,投产上市速度慢等主要问题。
基于上述因素,一种新的先进制造模式———虚拟制造,在世界范围内得到了研究机构和企业的高度重视。
并在企业向柔性化、集成化、信息化、智能化发展的今天,发挥越来越重要的作用。
虚拟制造(Virtual Manuf acturing,V M)是计算机技术在现实制造(Real M anufacturing,RM)各环节中的具体应用,是指一个在计算机网络及虚拟现实(Virtual Reality,VR)环境中完成的、利用制造系统各层次及不同侧面的数学模型,是对包括设计、制造、管理和销售等各个环节的产品全生命周期的各种技术方案和技术策略进行评估和优化的综合过程。
在虚拟制造中,产品开发是基于数字化的虚拟产品开发方式。
为保证产品开发的效率和质量,提高企业的快速响应和市场开拓能力,虚拟制造企业采用计算机建模与仿真技术,将实际制造过程再现于虚拟现实场景中,使设计者和生产者预先浏览、模拟、演练,以确定最佳生产郑州大学机械工程学院郑艳萍赵江铭孟令启IT WORLD信息技术y k )为中心的虚线圆代表以此点为中心的搜索邻域。
此邻域应当足够大,能够包含所有以(x i ,y k )为中心的矩形;又应当尽可能小,减少不必要的图形干扰,因此选取整幅图中最大矩形的对角线d 1为搜索邻域的直径。
哈夫变换要使用离散化的θ和ρ,离散步进值d θ和d ρ主要依据于输入图像的尺寸大小。
根据Furukaw a and S hinagaw a [2]的理论,选取d θ=3π/4d 1,d ρ=3/4。
接下来在搜索域内进行直线段的检测,找出哈夫空间中对应的峰点。
既然C (ρ,θ)代表了满足线性方程ρ=xcos θ+ysin θ的边缘点的数目,那么,满足C (ρ,θ)≥t c 的点即为要找的峰点,其中t c 为和C (ρ,θ)相关的一个阈值,这里取t c =d 2,d 2为整幅图中所有矩形的最小边长。
虚拟制造技术及其在制造业中的应用
虚拟制造技术及其在制造业中的应用摘要:阐述了虚拟制造的基本概念,虚拟制造的核心技术,以及虚拟制造技术在制造业中的应用。
着重介绍了虚拟企业的特征。
当今制造业正朝着精密化、自动化、柔性化、集成化、信息化和智能化的方向发展,随着这个趋势,诞生了许多先进制造技术和先进制造模式。
虚拟制造就是根据企业市场竞争的需求,在强调柔性和快速的前提下,美国80年代提出的,随着计算机技术和信息网络技术的发展,在90年代得到人们的重视,并获得迅速的发展。
1 虚拟制造VM虚拟制造(VM:Virtual Manufacturing)是对真实产品制造的动态模拟,是一种在计算机上进行而不消耗物理资源的模拟制造软件技术。
它具有建模和仿真环境,使产品从生产过程、工艺计划、调度计划、后勤供应以及财会、采购和管理等一种集成的、综合的制造环境,在真实产品的制造活动之前,就能预测产品的功能以及制造系统状态,从而可以作出前瞻性的决策和优化实施方案。
为了更细致地了解VM的含义,美国在一次专业会议上对3种类型的VM作如下解释:①以设计为中心的VM,这类VM是将制造信息加入到产品设计和工艺设计中,并在计算机上进行数字化制造,仿真多种制造方案,评估各种生产情景,通过仿真制造来优化产品设计和工艺设计,以便作出正确决策。
②以生产为中心的VM,这类VM是将仿真能力加到生产计划模型中,以便快捷化评价生产计划,检验工艺流程、资源需求状况以及生产效率,从而优化制造环境和生产供应计划。
③以控制为中心的VM,这类VM是将仿真能力加到控制模型中,提供对实际生产过程的仿真环境,即将机器控制模型用于仿真,其目标是实际生产中的过程优化,改进制造系统。
虚拟制造是一种新的制造技术,它以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持。
虚拟制造技术涉及面很广,诸如环境构成技术、过程特征抽取、元模型、集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成、多学科交驻功能、决策支持工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等。
虚拟制造技术的发展与应用研究
进 行 评 估 优 化 . 定 合 理 的 生 产 组 织 方 式 决 ” 以 控 制 为 中 心 的 虚 拟 制 造 ”是 将 仿 真 能 力 加 人 到设 备 控 制 模 型 中 . 供 实 际 生产 过 程 中 的 虚 拟 环 境 . 企 业 在 考 虑 车 间 提 使 控 制 行 为 的基 础上 对 制 造 过 程 进 行优 化 控 制
提 出 的 概念 . 在 世 纪 年 代 得 到重 视 和 发 展 是 以虚 拟 现 实 和 产 品 信 息 反 馈 。 定 是否 要修 改 设 计 而在 虚 拟 制 造 中, 以 随 并 它 决 可 仿 真技 术 为 基 础 。 产 品 的设 计 、 生 产 过 程 统 一 建 模 . 计 算 机 时 在 设 计 过 程 中检 验 可 制 造 性 和 可装 配性 。 便 的修 改 模 型 , 对 在 方 信 上 实 现 产 品 从 设 计 、 工 、 配 、 验 直 至 整 个 生 命 周 期 的模 拟 息 反 馈更 为 及 时 加 装 检 和 仿 真 。这里 所 说 的制 造 过 程 , 括 产 品 级 的 制 造 和 企 业 级 的 生 包 f) 高 产 品 质 量 。虚 拟 制 造 过 程 通 过 对 多 种 制 造 方 案 进 行 2提 产 管理 . 际上 称 之 为 ”大 制 造 ”一 目前 国 际 上 对 虚 拟 制 造并 仿 真 。 化 产 品 设 计 和工 艺 设 计 . 补 了传 统 制 造 业 靠 经 验决 定 国 优 弥
的发 展 , 其 中 包 括 计 算 机 图形 学 技 术 、 感 器 技 术 、 统 集 成 这 传 系
” 以生 产 为 中心 的 虚 拟 制 造 ”是 将 仿 真 信 息 加 人 到 生 产 计 技 术 等 从 制 造 技 术 的 角 度 讲 可 将 虚 拟 制 造 技 术 的 体 系结 构 分 划模型中. 以便 快速 便 捷 的评 价 多 种 生 产 计 划 。 化生 产 计 划 和 为 以 下 3大 主 体 技 术 群 , 建 模 技 术 群 、 真 技 术 群 、 制 技 术 优 即 仿 控 制 造 环 境 的 配 置 主要 是 根 据 企 业 现 有 资 源 对 不 同的 加 工 过 程 群 . 拟 制造 技术 研 讨 会 上 将 其 进 一 步 细 化 为 1 虚 3个 技 术 领域 和
浅析虚拟制造技术及应用
第 2 期 1
பைடு நூலகம்
S mN E E H 0 O Y F R _ l N C C &T C N L G 0 M TO A
浅析虚拟制造技术及应用
米宝 山 李 雪莉 ( 华北 电力 大学 机械 工程 系 河北 保 定
0 10 ) 7 0 0
【 摘 要】 虚拟制造技 术是在 激烈 的市场 竞争环境 下所产 生的应对措施之一 , 同时也是信 息技术与制造科学相结合的产物。本文主要介 绍 虚 拟 制 造技 术 产 生 的 背 景 , 拟 制 造 的 定 义 、 类和 关键 技 术 , 纳 总 结虚 拟 制 造 技 术 的发 展 现 状 和 发 展 趋 势 。 同 时也 列 举 虚 拟 制 造 的应 用 实 虚 分 归
可 制 造性 的 潜 在 问 题进 行 预测 。 Goi . e sUnvr t o lr a ( 1 aJ Win, i sy fFoi ) r e i d
定义二 : 虚拟制造是仿 真、 建模 和分 析技 术以及工具的综合应用 , 以增 强各 层 制 造设 计 和 生 产决 策 与控 制 。
131 虚 拟 现 实 技 术 _.
虚拟现实技术作为一项综合技术 , 成了计算机图形学 、 媒体 、 集 多 能 力 的主 要 指 标 是 产 品 的 开 发 时 间 、 量 、 本 以 及 相 应 的 服 务 。 适 人 工 智 能 、 传感 器 、 质 成 为 多 网络 、 行 处 理 等 技 术 的 最 新 发 展 成 果 , 用 计 并 利 应 市 场 瞬 息 多 变 的 要 求 . 少 成 本 和周 期 。 造 企 业将 许 多 新 出 现 的 减 制 算 机生成一 种模拟环 境 , 过 多种传感 设备使 用户“ 入” 该环境 通 投 到 技 术 引入 到 设 计 和 制 造 领 域 中 。其 中虚 拟 制 造 就 是 最 为 突 出 的 一 种 , 中 , 现 用 户 与 该 环 境 直 接 进 行 自然 交 互 的 技 术 。 实 它 能 够 在 产 品设 计 开 发 的各 个 阶 段 把 握 产 品 制 造 过 程 的实 况 , 出 各 找 1 . 主 体 技 术 群 .2 3 个 阶段 可 能 出 现 的 问 题 . 效 地 协 调 设 计 与 制 造 环 节 的 关 系 , 寻 求 有 以 ( ) 模 技 术 群 1建 企 业 的最 优 效 益 。 根据 虚拟制造模 型的层次不 同 , 可将模型分 为产品级 、 间级和 车
虚拟制造技术及应用
计 算 机 上 的 映射 即 采 用计 算 机 仿 真 与 虚拟 现 实技 术 在 高 性 能 计 和工 艺设 计 ,以便作 出正确 决 策。 2 以生产 为 中心 的 V () M,这 类 M 是 将 仿真 能力 加到 生产 计划 模 型 中 . 以便 快 捷化 评价 生产计 计 算 机 及 高 速 网络 的 支持 下 ,在 计 算 机 上 群 组协 同工 作 , 实现 产 V 品设 计 、工 艺 规 划 、 加工 制 造 、性 能 分 析 、 质 量检 验 以及 企 业 划 检 验 工 艺流 程 、资 源 需 求 状 况 以及 生 产 效 率 .从 而优 化 制 造 () M,这类 V 是将 仿 M 各级 过 程 的 管理 与控 制产 品制 造 的 本 质过 程 ,以 增强 制造 过 程 中 环 境和 生产 供应 计 划 。 3 以控制 为 中心 的 V 真 能 力 加到 控 制模 型 中 ,提 供 对 实 际生 产 过 程 的 仿真 环 境 ,即 将 各 级 的 决 策 和 控 制 能 力 。 它 为工 程 师 们 提 供 了从 产 品 概 论 的 形 成 、设 计 到 制造 全 过 程 的 三 维 可视 及交 互 的环 境 ,使 得 制 造 技 术 机 器 控 制模 型用 于 仿 真 .其 目标是 实 际生 产 中的过 程 优 化 .改 进 发展 到 了全 方 位 预报 的新 阶段 。
得到迅速发展 。
信息 技术 的迅速 发展 和企 业市 场竞 争 的需 求 .美 国 2 0世 纪 8 0年代 慧 ,提 高 产 品 开 发 的 质 量 和 缩 短 开 发 周 期 。
二 虚 拟 制 造 技 术 定 义 虚拟 制造 ( iu lMau cuig Vr a n f tr 简称 V t a n M)是实 际制造 过程 在
虚拟制造技术的应用(PPT 79页)
热力学分析
计 为 中 心
信息
·
使用基
于制造的仿真以优化
产品和工艺的设计
通过“在计算机上制 造”产生多个“软”
造性 · 面向 数学模型 设计
加工过程 仿真技术
运动学分析 动力学分析 容差分析 加工过程仿
真
样机
虚拟制造技术的分类
类
特点
主要 主要技术 应用领域
别
目标 支持
以 将仿真能力用于制 评价 虚拟现 工厂或产品的
数字化模型
计算机仿真、虚拟现实
虚拟设计
有限元分析
实 虚 运动学分析
际 拟 动力学分析
制 开 虚拟加工
造
发
工艺过程优化 工具设计优化
过 平 单元工艺优化
程 台 加工过程分析
虚拟装配
装配工艺规划
装配路线规划
装配分配规划
装配质量规划
虚拟布局
虚 虚拟实际生产环境 虚 协同工作环境 技
拟 虚拟生产动态过程 拟
VIM环境体系结构
可视化参数
运行参数 分析 可视化
VIS环境体系结构
可执行 模型
实验 结果
虚拟制造系统体系结构
产品建模 产品异地设计
产品优化设计
产品性能评价
零部件分析优化
可制造性评价 快速原型
生产工艺优化 虚拟实验
工具设计优化 虚拟检测
刀位控制 参数优化
刀位轨迹 参数优化
加工方案 评估
工艺模型验证 产品模型实验:虚拟机床
虚拟制造技术的内涵
虚拟制造系统
虚拟信息系统
技术人员
客户
确认和验证
虚拟产品
计算机仿真 虚拟现实
虚拟制造技术及国内外研发现状
虚拟制造技术及国内外研发现状虚拟制造(VM,Virtual Manufacturing)是实际制造在计算机上的本质实现,是计算机仿真技术和虚拟现实技术在制造领域的综合发展及应用,是企业以信息集成为基础的一种新的制造哲理。
虚拟制造技术的广泛应用将从根本上改变现行的制造模式,将带来企业组织、企业管理及生产方式等多方面的变化,对相关行业也将产生巨大影响,是下一代制造技术的重要内容之一。
可以说虚拟制造技术决定着企业的未来,也决定着制造业在竞争中能否立于不败之地。
一、虚拟制造产生的背景在经济全球化、贸易自由化和社会信息化的新形势下,世界市场由过去传统的相对稳定逐步演变成动态多变的特征,由过去的局部竞争演变成全球范围内的竞争;同行业之间、跨行业之间的相互渗透、相互竞争日益激烈,因此,制造业的经营战略发生了很大变化,TQCS成为现代制造企业适应市场需求、提高竞争力的关键因素。
即以最快的上市速度(T—Time to Market)、最好的质量(Q—Quality)、最低的成本(C—Cost)、最优的服务(S—Service)来满足不同顾客的需求。
与此同时,信息技术取得了迅速发展,特别是计算机技术、计算机网络技术、信息处理技术等取得了人们意想不到的进步。
进入九十年代以来,技术更新的速度明显加快,新兴知识转化成生产力推动力量的时间间隔越来越短。
如何利用新技术所提供的机遇,抓住用户需求,以最短的时间开发出用户能够接受的产品,已成为市场竞争的焦点。
多年来的实践证明,将信息技术应用于制造业,进行传统制造业的改造,是现代制造业发展的必由之路。
自70年代以来,CAD技术是众多计算机应用技术中推广应用最为深入和最为广泛的专业应用领域之一,特别在制造业中的影响力更为突出。
80年代初,以信息集成为核心的计算机集成制造系统(CIMS,Co mputer Integrated Manufacturing System)开始得到实施;80年代末,以过程集成为核心的并行工程(CE,Concurrent Engineering)技术进一步提高了制造水平;进入90年代,先进制造技术进一步向更高水平发展,出现了虚拟制造、精益生产(LP,Lean Production)、敏捷制造(AM,Agile Manufacturing)、虚拟企业(VE,Virtual Enterprise)等新概念。
虚拟制造的发展及应用
虚拟制造的发展及应用摘要:虚拟制造技术作为近几年出现的先进制造技术,本文在描述了虚拟制造技术的概念,我国虚拟制造技术发展现状,发展展望及应用。
关键词:虚拟制造技术;计算机仿真;虚拟现实;发展;应用虚拟制造技术是在CAD/CAM/CAE技术基础上发展起来的。
一方面,CAD/CAM/CAE技术为虚拟制造的实现提供了较为成熟的技术基础,如建模技术、分析优化技术、制造过程仿真技术、分析评价技术、设计分析评价技术和产品信息集成、转换、共享技术等。
特别是特征建模技术在虚拟制造技术中占有极为重要的地位。
另一方面,虚拟制造技术超越了CAD/CAM /CAE技术,CAD/CAM/CAE技术主要考虑产品本身信息的集成与建模,而虚拟制造技术还要考虑加工过程的建模等问题。
虚拟制造技术的基本概念虚拟制造技术VMT是20世纪80年代后期提出并得到迅速发展的一个新思想。
它是以虚拟现实和仿真技术为基础,对产品的设计、生产过程统一建模,在计算机上对产品从设计、加工和装配、检验、使用等整个生命周期进行模拟和仿真。
采用虚拟制造技术,可以在产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造过程,以此来优化产品的设计质量和制造过程,优化生产管理和资源规划,使产品的开发周期和成本最小化。
虚拟制造技术的发展现状虚拟制造在工业发达国家:如美国、德国、日本等已得到了不同程度的研究和应用。
美国处于国际研究的前沿。
1 983年美国国家标准局提出了“虚拟制造单元”的报告,1 993年爱荷华大学的报告“制造技术的虚拟环境”中提出了建立支持虚拟制造的环境:1995年美国标准与技术研究所的报告“国家先进制造实验台的概念设计计划”,强调了分散的、多节点的分散虚拟制造IDVM(即虚拟企业的概念)。
美国已经从虚拟制造的环境和虚拟现实技术、信息系统、仿真和控制、虚拟企业等方面进行了系统的研究和开发。
多数单元技术已经进入实验和完善的阶段。
我国在虚拟制造技术方面的研究只是刚刚起步。
虚拟制造技术定义及应用
四、虚拟制造技术定义及应用1、虚拟制造技术的定义:是一门以计算机仿真技术、制造系统与加工过程建模理论、VR技术、分布式计算理论、产品数据管理技术等为理论基础,研究如何在计算机网络环境及虚拟现实环境下,利用制造系统各层次及各环节的数字模型,完成制造系统整个过程的计算与仿真的技术。
2、虚拟制造系统的定义:是一个在虚拟制造技术的指导下,在计算机网络和虚拟现实环境中建立起来的,具有集成、开放、分布、并行、人机交互等特点的,能够从产品生产全过程的高度来分析和解决制造系统各个环节的技术问题的软硬件系统。
虚拟制造的关键技术:虚拟设计与装配技术、虚拟产品实现技术、虚拟检测与评价技术、虚拟纹理分析技术、虚拟实验技术、虚拟生产技术。
3、虚拟制造技术的应用:虚拟环境与工具、虚拟产品建模、动态装配仿真、热变形分析、模态分析、有限元分析、运动分析与仿真、虚拟加工、加工过程仿真、虚拟测试、虚拟生产调度控制仿真4、虚拟制造技术的应用研究虽然刚刚起步,却已经有了一些成功的应用,展现了巨大的经济效益和美好的前景。
在美国,采用虚拟制造技术成功地设计了波音777飞机,飞机的整体及其300万个零件,从设计到加工完全实现了无图纸化,利用建立逼真的虚拟三维实体模型对飞机的各种性能进行分析、模拟,因而缩短了数千小时的工作量并节省了大量经费[4]。
福特、通用等汽车公司都成功地运用了部分虚拟制造技术,设计发动机、车体、电气线路等,建立了三维实体模型并进行了碰撞分析和运动特性分析等,还进行了模拟数控加工和质量检查等,大大缩短了设计周期,降低了设计成本[5]。
在国内,北京科学研究院把虚拟制造技术应用于立体车库设计,初步实现直观地布局、参数化设计分析和运动模拟。
5 虚拟制造在我国的研究及应用情况2005年3月份,上海理工大学宣布成立虚拟制造技术研究院。
这是继清华大学CIMS工程研究中心虚拟制造研究室在国内最早开展虚拟制造研究以来又一个成立的进行虚拟制造技术研究的机构。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
对虚拟制造技术 的研究正处于不 断的深入 、 细化之中, 因此对 t u a l Wo r k s ; 虚拟制造在汽车生产设备 、 工装和模具, 甚至 校 车
当前 一般 的 定义 是 :虚 拟 制 造 是 实 际 制造 过 程 在 计 算 机 电动 机 车 部 ( Ge n e r a l Mo t o r s E l e c t r o Mo t i v e Di v i s i o n ,E MD ) 上 的映 射 , J 采 用 计算: 机仿真与虚拟现实技术, 在 高 性 能 计 机 及 高 速 网络 的支 持 下 , 在 汁算 机 上 群 组 协 同工 作 , 实现 产 品 机 模 型 , 并 围绕 这 个 数 字 模 型 并 行 地进 行 产 品设 计 、 分析、 制 设 计、 工 艺规 划 、 加工制造、 性能分析、 质 量检 验 , 以及企 业 各 造 、夹模 具 工装 设 计和 可 维 修 性 设 计 。欧 洲 空 中客 车 采 用 虚 级 过程 的管 理 与 控制 等产 品制 造 的本 质 过 程 ,以增 强制 造 过 拟制造及仿真技术 , 把空中客车试制周期从 4 年缩短为 2 . 5 年, 程 各 级 的 决策 与 控 制 能 力 。
汁算机网络和虚拟现实等先进技术 的出现 , 虚拟制造技术应运 而 生, 它的诞生是现代科学技术和生产技术发展的必然结果,
是各 种 现 代制 造 技 术 与 系统 发 展 的 必 然趋 势 。 1 虚 拟 制 造技 术 定 义
3 . 2硬 件 的 有 关技 术 ( 1 ) 输 入 输 出设 备 : 如 头 盔 式 立 体 显 示 器( H MD ) , 适 用 的 汁算 机 屏 幕 、可视 化 眼 镜 , 数 据 手套 、 三 维 鼠标 、 数据 衣 、 游 戏 棒 等 。( 2 ) 与 输 入 和输 出有 关 的存 储 信 息 设 备 。 ( 3 ) 能 支 持 各
息 描述 技 术 : 采 用 不 同 的方 法 、 不 同的 语义 或 语 法表 达 不 同 的 如: 系 统投 资较 大 、 周 期 较长 , 开发一个新产品, 无 法在 投 入 大 信 息 。 ( 4 ) 集成结构技术: 定义 、 开 发 和 建立 位 于 模 型 交互 基 量 人 力 和 经 费之 前 就 确 定 其 开 发 价值 和 对 投 产 后所 取 得 的效 础上的模 型。( 5 ) 仿真技术:在计算机中,设计一个实时系统
计能力及生产决策与控制 能力 着眼于手段和环境 。目前 ,
其 的定 义 也 是在 不 断 的完 善 。
建模 和 仿 真技 术 的研 究 , 并 开 发 出 了虚 拟 工厂 的 构造 环 境 V i r . 的 设 计 之前 , 对工艺过程进行建模、 修改 、 分析 及 优 化 。通 用
3 . 1 软 件 的关 键 技 术
中 图分 类 号 : T Hl 6 6
为适 应市 场瞬 息万 变 的要 求 , 多 品种 小 批量 的生 产成 为 主 导 生 产形 式 , 并 且为 了减 少 成 本和 周 期 , 各 制造 企业 不 得 不将
( 1 ) 可视 化 技 术 : 以一种 易 理 解 的 、有 意 义 的虚 拟 方 式 向
益及风险进行确实有效的评估 : 不能在产品设 汁开发和各个阶 模拟的过程 。 ( 6 ) 方 法论 : 找出用于开发和使用 V MS 的方法。
7 ) 制造的特征化技术: 获取 、测 量 和 分 析 影 响制 造 过 程 中材 段把握产 品制造过程各个阶段的实况, 不能确实有效地协调 设 ( 计与 制 造 各阶 段 的 关系 , 以 寻 求企 业 整 体 全 局最 优 效 益 。 随 着 料 去 除 的 变量 。 ( 8 ) V MS的检 验 、 测试技术。
现在对虚拟制造( Vi r t u a l Ma n u f a c t u r i n g , 简称. V M) 的定义 种 设 备 、 数据 存 储 和 高速 运 算 的 计算 机 系统 , 该 系 统应 具 有 按
多种多样, 美 国 佛 罗里 达 大 学 Gl o r i a J . Wi e n s 对 虚 拟 制造 的定 用户需求 , 实时提供高质量画面的能力。 ( 4 ) 网络结构 设备和
许 多新 出现的 技术 引 入 到 设计 和制 造 领 域 中来 , 为此 产生 了许 用户 显 示 不 同 信 息 。( 2 ) 环境构造技术: 开发 一 种 像通 用 操 作
多新的制造技术和制造系统, 如柔性制造系统( F MS ) 、 计算机集 系统那样 的环境, 以便于促进可视化和其它 VM功 能。( 3 ) 信 成制造系统( C l MS ) 等。然而 , 这些系统仍然存在着一些 问题 ,
虚 拟 制 造 技 术及 应 用
杨 丽 媛
( 乐 山职 业技 术学 院 四川 ・乐山 6 1 4 0 0 0 )
摘 要 随着经济的全 球化和社会 的信息化 , 市场 竞争 目益激烈, 顾客需求 日趋多样 化。 为 了适应变化迅速 的市场需
求, 提 高 竞争 力 , 现代 的制 造 企 业 必须 解 决 T Q C S 难题 , 即 以最 快 的上 市速 度 ( T _ 一 T i me t o ma r k e t ) , 最好 的质量( Q —— Qu a n t i t y ) , 最 低 的 成本 ( C ——C o s t ) , 最 优 的服 务 ( S —— S e r v i c e ) , 来 满足 不 同顾 客 的需 求 。 关键 词 虚 拟 制 造 技 术 信 息 化 文 献标 识 码 : A
义侧重于虚拟制造与实际制造过 程的相似性 ,认为虚拟 制造 不 同站 点 的 硬 件 设备 ( 小型 机 , U NI XV A X 工作站、 微机 等 ) 和
光纤、 导线等) 。 与实际制造一样 , 只不过是在 计箅机上执行制造的全过程 , 其 连接 硬 件 ( 中虚 拟 模型 是 在 实 际 制 造 之 前 ,用 于对 产 品 的功 能 及 可 制造 4虚 拟 制 造 技 术 在 制 造业 中 的应 用
的潜在问题进行预测 , 即着眼于结果; 而美国空军 Wr i g h t 实验
在欧洲 ,许多大学和研 究机构通过相互r d L i n的定义则侧重于虚拟制造的仿 企业进行虚拟制造技术的研究工作。在 日本 ,已经形成 了以
真、 建 模 与 分 析 技术 和 工 具 的 综 合 应用 , 以增 强 各层 的制 造 设 大 阪 大学 为 中心 的 研 究 开 发 力 量 ,主 要进 行 虚 拟 制造 系统 的