虚拟制造技术PPT课件
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虚拟制造系统的关键技术ppt课件
(4)产品并行设计的技术支持和保障。产品并行设 计是让下游有关活动尽早融汇到上游的过程中来， 使下游的有关因素能在设计早期加以考虑。这种融 汇是通过诸如DFx等技术来具体实现和保证的，装配 在生产过程中的支配地位确定了虚拟装配的龙头作 用。
虚拟制造系统的关键技术ppt课件
虚拟装配的定义为：虚拟装配是装配过程在计算机上的 本质实现，是基于产品的数字化实体模型，在计算机上分析 与验证产品的装配性能及工艺过程，从而提高产品的可装配 性。装配在此有双重合义，一是由零部件组成的好态的装配 体，二是该装配体的形成过程。
虚拟制造系统的关键技术ppt课件
虚拟车间的内涵
虚拟车间研究的内容包括虚拟车间的设计、分析及其支 撑平台技术。
虚拟车间设计的主要任务是把生产设备、刀具、夹具、 工件、生产计划、调度单等生产要素有机地组织起来。它与 车间中设备的利用率、产品的生产效率等密切相关，如果设 计不当，就会造成设备利用率低、产量低、操作人员空闲多。 在车间设计的初步阶段，设计者根据用户需求，确定车间的 功能需求、车间的模式、主要加工设备、刀具和夹具的类型 和数量，提出一组候选方案。在详细设计阶段，设计者完成 对各个组成单元的完整描述，运用虚拟车间技术生成各个组 成单元的虚拟表示，并进而用这些虚拟单元布置整个车间， 其中还可加上自动引导小车、机器人仓库等车间常用设备， 虚拟车间技术帮助设计者评价、修改设计方案，得到最佳结 果，提高设计的成功率。
虚拟制造系统的关键技术ppt课件
3．数控程序约分析处理
Nc代码翻译器用于指挥虚拟机床的动作和状态， 机床的一切动作和状态都要受NC代码翻译器的控制。 20世纪70年代以来，随着数控图形编程和实体显示 技术的迅速发展，对Nc代码翻译器的需求也日益强 烈。目前的Nc代码翻译器为专用翻译器，即只适用 于其一类数控系统。
虚拟制造系统的关键技术ppt课件
虚拟装配的定义为：虚拟装配是装配过程在计算机上的 本质实现，是基于产品的数字化实体模型，在计算机上分析 与验证产品的装配性能及工艺过程，从而提高产品的可装配 性。装配在此有双重合义，一是由零部件组成的好态的装配 体，二是该装配体的形成过程。
虚拟制造系统的关键技术ppt课件
虚拟车间的内涵
虚拟车间研究的内容包括虚拟车间的设计、分析及其支 撑平台技术。
虚拟车间设计的主要任务是把生产设备、刀具、夹具、 工件、生产计划、调度单等生产要素有机地组织起来。它与 车间中设备的利用率、产品的生产效率等密切相关，如果设 计不当，就会造成设备利用率低、产量低、操作人员空闲多。 在车间设计的初步阶段，设计者根据用户需求，确定车间的 功能需求、车间的模式、主要加工设备、刀具和夹具的类型 和数量，提出一组候选方案。在详细设计阶段，设计者完成 对各个组成单元的完整描述，运用虚拟车间技术生成各个组 成单元的虚拟表示，并进而用这些虚拟单元布置整个车间， 其中还可加上自动引导小车、机器人仓库等车间常用设备， 虚拟车间技术帮助设计者评价、修改设计方案，得到最佳结 果，提高设计的成功率。
虚拟制造系统的关键技术ppt课件
3．数控程序约分析处理
Nc代码翻译器用于指挥虚拟机床的动作和状态， 机床的一切动作和状态都要受NC代码翻译器的控制。 20世纪70年代以来，随着数控图形编程和实体显示 技术的迅速发展，对Nc代码翻译器的需求也日益强 烈。目前的Nc代码翻译器为专用翻译器，即只适用 于其一类数控系统。
虚拟制造技术培训讲义课件(PPT77页)
虚拟制造技术的内涵
2、特点
以模型为核心：产品模型、过程模型、活动模 型、资源模型
产品模型：产品信息在计算机上的表示。
过程模型：设计过程、工艺规划过程、加工制造过程
模
装配过程、性能分析过程。
型
活动模型：对企业生产组织和经营活动建立的模型
资源模型：对企业人力、物力建立的模型
虚拟制造技术培训讲义(PPT77页)工作 培训教 材工作 汇报课 件管理 培训课 件安全 培训讲 义PPT 服务技 术
虚拟制造的体系结构
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 过
发 平
工艺过程优化 工具设计优化 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
虚拟制造技术的内涵
虚拟制造的综合定义： 一个在计算机网络及虚拟现实环境中完 成的，利用制造系统各层次及不同侧面的数 学模型，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。
虚拟制造技术的内涵
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。
虚拟制造技术培训讲义(PPT77页)工作 培训教 材工作 汇报课 件管理 培训课 件安全 培训讲 义PPT 服务技 术
虚拟制造PPT课件
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。
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(PPT 40页)(共42张PPT)
资源模型：对企业人力、物力建立的模型
培训专用
虚拟制造技术的内涵
3、虚拟制造与实际制造
实际制造系统是物质流、信息流在控制流的协调和控 制下，在各个层次上进行相应的决策，实现从投入到产出 的有效转变，其中物质流和信息流的协调工作是主体。
虚拟制造系统是在分布式协同工作等多学科技术支持 的虚拟环境下的现实制造系统的映射。
对连续制 造--基于 仿真的最 优控制
应用领域
培训专用
虚拟制造的使能技术
使能技术 培训专用
基于VR的计算可视化
网络环境下知识获取与建库
数据转换与处理 产品建模
虚拟环境建模
多通道交互
虚拟制造的使能技术
使能技术之一
多通道交互技术 培训专用
信息与时间的同步技术
人像分离与多传感信 息的融合技术
大面积纹理的可见性 快速显示技术
协调、优化动态 过程, 人、环境、 效率
价的环境
生产计划的编
排
传统制造：静 态、确定型 虚拟制造：动态、 随机型
培训专用
虚拟制造技术的分类
类
特点
主要 主要技术
别
目标 支持
以 · 将仿真加到控制模 控 型和实际处理中 制 可“无缝”地仿真 为 使得实际生产周期期 中 间不间断地优化 心
· 对离散 制造--基 于仿真的 实时动态 调度
生产计划 仿真优化
虚拟生产布局
虚拟设备集成
虚拟生产平台服务器
虚拟装配
企业协同工作环境
虚拟企业平台服务器 企业虚拟运行
企业运行仿真
培训专用
虚拟设计
虚
拟
制
造
虚拟制造
的
功
能
虚拟制造PPT课件
6. 对企业的作用及其应用
虚拟生产中产品生产过程
虚拟生产中产品装配
6. 对企业的作用及其应用
虚拟制造技术的应用
汽车外形设计
用SolidWorks2011设计的奥迪R8。奥迪R8（Audi R8）是一款 中置引擎双座超级跑车，极速达316km/h，由德国汽车制造商奥迪 于2006年推出。奥迪R8是奥迪量产的首款中置引擎超级跑车，基 于兰博基尼Gallardo的开发平台，融合了奥迪在多个运动赛事中取 胜的经验，技术以及突破传统观念的完美设计。
主要 主要技术 目标 支持
评价 可制 造性
•特征造型
•面向数学 模型设计
•加工过程 仿真技术
应用 领域 造型设计 热力学分析 运动学分析 动力学分析 容差分析 加工过程仿
真
4.虚拟制造的分类
以生产为中心的ＶＭ
类
特
主要 主要技术
应用
别
点
目标 支持
领域
以 •将仿真能力用于制
•虚拟现实 •工厂或产品
拟
虚拟生产动态过程 优化生产环境布局
生
产 虚拟设备
拟 企
支持异地设 计、装配、测试 的环境。
业
术 人 员
平 虚拟集成支撑环境 平
和
台 优化集成方案
台 虚拟企业动态 用
组合
户
虚拟调度
系统集成
虚拟产品生产过程
任务调度
优化生产调度方案
产品数据管理（PDM）
6. 对企业的作用及其应用
虚拟制造技术对企业的作用
5.关于虚拟制造
虚拟制造的相关技术
虚拟制造的相关技术包括 输入、输出设备及计算机硬件 技术、集成这些硬件系统的电 子化技术和软件技术，它们之 间的关系如下图所示。计算机 仿真优化技术、三维建模技术、 网络技术和虚拟现实技术是虚
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》课件
虚拟制造技术的发展趋势
1
多模态集成
将多种虚拟制造技术融合在一起，实现
多场景联合仿真
2
多模态信息交互和集成，提高制造过程 的精度和效率。
通过多场景联合仿真，将虚拟制造技术
扩展到更复杂的生产环境，提高仿真结
果的真实性和准确实现虚 拟制造技术与人的智能交互，提高生产 过程的智能化水平。
通过在虚拟环境中进行仿真实验，可以减少 对现场实验的需求，降低试错成本和风险。
虚拟制造技术在制造业的应用
虚拟装配
通过虚拟装配，可以在计算机 上模拟产品的装配过程，提前 发现装配问题并进行优化。
虚拟试验
利用虚拟试验技术，可以在虚 拟环境中模拟产品的性能和可 靠性测试，降低实验成本和时 间。
虚拟加工
通过虚拟加工技术，在计算机 上模拟产品的加工过程，优化 加工方案，提高加工效率和质 量。
结论
虚拟制造技术是制造业发展的趋势，通过数字化建模、虚拟仿真和虚拟现实技术的应用，可以提高生产效率和 质量。 未来虚拟制造技术将会更加普及和完善，有望推动制造业向智能化、高效化和绿色化方向发展。
参考文献
《虚拟制造技术》PPT课 件
虚拟制造技术PPT课件是一个关于虚拟制造技术的介绍性课件，将讨论虚拟制 造技术的概述、主要方法、优势、应用和发展趋势。
概述
什么是虚拟制造技术？
虚拟制造技术是一种基于计算机仿真和虚拟现实技术的制造过程预测和优化方法，通过建立 产品和生产过程的虚拟模型，以提高制造效率和降低成本。
数字化建模
通过采集和处理实际生产环境 的数据，建立产品和生产过程 的数字化模型，实现对制造过 程的仿真和优化。
虚拟仿真
利用计算机模拟技术，在虚拟 环境中对产品和生产过程进行 全面的仿真和评估，以发现和 解决潜在问题。
虚拟制造技术(ppt 27张)
(4)可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同一 个产品模型上协同工作，相互交流，信息共享，减少大量的 文档生成及其传递的时间和误差，从而使产品开发以快捷、 优质、低耗响应市场变化。
虚拟制造与实际制造
虚拟制造系统
虚拟信息系统
技术人员 客户
实际制造系统
虚拟产品 实际信息系统
需求 工人
实际产品
计算机仿真 虚拟现实
虚拟制造的特点
(1)虚拟制造是实际制造过程在计算机上的映 射和本质表现，即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，以增强制造过程各 进程的决策与控制能力。 (2)虚拟制造虽然不是实际的制造，但却实现 实际制造的本质过程，是一种通过计算机虚
(3)产品设计与制造是在虚拟环境下进行的，在计算机上进 行产品设计、制造、测试，甚至设计人员或用户可“进入” 虚拟的制造环境检验其设计、加工、装配和操作，而不依赖 于传统的原型样机的反复修改；还可将已开发的产品(部件) 存放在计算机里，不但大大节省仓储费用，更能根据用户需 求或市场变化快速改变设计，大幅度压缩新产品的开发时间， 提高质量，降低成本。
优化资源 选择评价工艺 验证新工艺
控制为核心 优化车间控制 优化制造过程
质量 评估
M1：已有的模型和工艺 M2：日程模型、逻辑模型 M3：过程模型 M4：成品模型参数
车间机床 及控制系统
虚拟制造的技术体系
相关技术
虚拟制造的关键技术
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
虚拟制造与实际制造
虚拟制造系统
虚拟信息系统
技术人员 客户
实际制造系统
虚拟产品 实际信息系统
需求 工人
实际产品
计算机仿真 虚拟现实
虚拟制造的特点
(1)虚拟制造是实际制造过程在计算机上的映 射和本质表现，即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，以增强制造过程各 进程的决策与控制能力。 (2)虚拟制造虽然不是实际的制造，但却实现 实际制造的本质过程，是一种通过计算机虚
(3)产品设计与制造是在虚拟环境下进行的，在计算机上进 行产品设计、制造、测试，甚至设计人员或用户可“进入” 虚拟的制造环境检验其设计、加工、装配和操作，而不依赖 于传统的原型样机的反复修改；还可将已开发的产品(部件) 存放在计算机里，不但大大节省仓储费用，更能根据用户需 求或市场变化快速改变设计，大幅度压缩新产品的开发时间， 提高质量，降低成本。
优化资源 选择评价工艺 验证新工艺
控制为核心 优化车间控制 优化制造过程
质量 评估
M1：已有的模型和工艺 M2：日程模型、逻辑模型 M3：过程模型 M4：成品模型参数
车间机床 及控制系统
虚拟制造的技术体系
相关技术
虚拟制造的关键技术
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虚拟制造技术课件3
2019/3/20
虚拟制造技术
12
第三章 虚拟现实语言VRML
3.VRML注释
在VRML源程序中，为了使程序结构更合理、可读性更好，经常在 程序中加入注释信息，用以对这一行或一段文件进行说明。在VRML 中，注释是在语句的前面加上#符号，在VRML中不支持多行注释， 当注释信息多于一行时，会产生语法错误。注释不是必须的，但是 在必要的地方加上注释是一个很好的习惯，便于读程序、调试、修 改程序。 浏览器在执行中会跳过#这一行后面的内容，另外浏览器自动忽略 VRML中所有的空行与空格。
2019/3/20
虚拟制造技术
10
第三章 虚拟现实语言VRML
3.3 VRML文件的语法与结构
1.VRML文件结构
VRML文件语法主要包括有文件头、节点、原型、脚本和路由等。当 然并不是所有的VRML文件都有必须有这几部分，一般只有文件头是必 须的。VRML的立体场景与造型由节点构成，再通过路由实现动态的交 互与感知，或是使用脚本文件或外部接口进行动态交互。在VRML文件 中，节点是核心，没有节点，VRML也就没有意义了。节点可以由一个 或多个组成，当然也可以创建新的节点，称为原型节点。 通用的VRML文件语法结构： #VRML V2.0 uft8 #VRML文件的第一行必须有这一行,这是VRML文件标志 节点名{ #VRML的各种“节点” 域 域值 #对应“节点”的“域”与“域值 …… } Script{ #脚本Script节点 } ROUTE #路由：把入事件与出事件相关联
虚拟制造技术
吴ห้องสมุดไป่ตู้启
第三章 虚拟现实语言VRML
3.1 VRML概述
VRML是“Virtual Reality Modeling Language”的缩写形式，意思 是“虚拟现实造型语言”。 VRML是一种三维造型和渲染得图形描述性语言，它把“虚拟现 实”看作一个“场景”，而场景中的一切都看作“对象”（也就是 “节点”），对每一个对象的描述就够成了wrl文件（即VRML文 件，.wrl是VRML文件的扩展名）。VRML的目的主要是为了在网页 中实现三维动画效果以及基于三维对象的用户交互。它同HTML语言 一样，也是一种ASCⅡ的描述语言，且都支持超链接，只是HTML不 支持三维图像和立体声文本的显示 。VRML的出现使得虚拟现实象 多媒体和因特网一样逐渐走进我们的生活 。
虚拟制造技术绪论(PPT 44页)
➢ 优势：
✓缩短产品研制周期 ✓降低产品研制成本 ✓提供了一个先进的制造系统仿真平台
虚拟制造技术的内涵
虚拟制造与实际制造的关系
虚拟制造是实际制造在计算机上的映射； 虚拟制造系统是通过对实际制造系统进行抽象、 分析、综合得到实际生成的全部数字化模型。 虚拟制造的最终目标是指导实际生产。 虚拟制造是实际制造的抽象，实际制造是虚拟 制造的实例。 虚拟制造过程研究决不能代替真实制造过程的 试验研究。
造、虚拟企业
制造企业的突破之路
➢ 党的“十七大”报告提出了“大力推进信息化 与工业化融合，促进工业由大变强”的发展战 略，把大力推进信息化作为本世纪前20年经济 建设的一项重要任务。
➢ 我国正处在从“制造大国”向“制造强国”转 变的过程中，制造业企业如何抓住这一历史性 机遇，核心之一就在于如何较早具备数字化设 计与制造的能力。
虚拟制造与精益生产
➢ 精益生产要求简化生产过程，减少信息量， 消除过分臃肿的生产组织，使产品及其生 产过程尽可能地简化和标准化。
➢ 这样做的结果对虚拟制造的建模仿真是十 分有利的，即现实生产过程越简化则虚拟 制造实现起来就越容易。
虚拟制造与绿色制造
➢ 绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率 的现代制造模式。
制造: 是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展
和文明进步的动力。 狭义：为机电产品的机械加工工艺过程 广义：国际生产工程学会1990年：
制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、 生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市 场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。
制造的概念
• 制造技术 按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物
柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智能制造系 统、敏捷制造……
✓缩短产品研制周期 ✓降低产品研制成本 ✓提供了一个先进的制造系统仿真平台
虚拟制造技术的内涵
虚拟制造与实际制造的关系
虚拟制造是实际制造在计算机上的映射； 虚拟制造系统是通过对实际制造系统进行抽象、 分析、综合得到实际生成的全部数字化模型。 虚拟制造的最终目标是指导实际生产。 虚拟制造是实际制造的抽象，实际制造是虚拟 制造的实例。 虚拟制造过程研究决不能代替真实制造过程的 试验研究。
造、虚拟企业
制造企业的突破之路
➢ 党的“十七大”报告提出了“大力推进信息化 与工业化融合，促进工业由大变强”的发展战 略，把大力推进信息化作为本世纪前20年经济 建设的一项重要任务。
➢ 我国正处在从“制造大国”向“制造强国”转 变的过程中，制造业企业如何抓住这一历史性 机遇，核心之一就在于如何较早具备数字化设 计与制造的能力。
虚拟制造与精益生产
➢ 精益生产要求简化生产过程，减少信息量， 消除过分臃肿的生产组织，使产品及其生 产过程尽可能地简化和标准化。
➢ 这样做的结果对虚拟制造的建模仿真是十 分有利的，即现实生产过程越简化则虚拟 制造实现起来就越容易。
虚拟制造与绿色制造
➢ 绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率 的现代制造模式。
制造: 是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展
和文明进步的动力。 狭义：为机电产品的机械加工工艺过程 广义：国际生产工程学会1990年：
制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、 生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市 场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。
制造的概念
• 制造技术 按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物
柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智能制造系 统、敏捷制造……
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产品模型：产品信息在计算机上的表示。
过程模型：设计过程、工艺规划过程、加工制造过程
模
装配过程、性能分析过程。
型
活动模型：对企业生产组织和经营活动建立的模型
资源模型：对企业人力、物力建立的模型
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虚拟制造技术的内涵
以模型信息集成为根本：产品模型、过 程模型、活动模型、资源模型之间的信息集 成
以高逼真度仿真为特色：仿真结果的高 可信度，以及人与这个虚拟制造环境的交互 的自然化。
着眼于“结果” 美国空军Wright实验室： 虚拟制造是仿真、建模和分析技术及工具的综合应用， 以增强各层制造设计和生产决策与控制。 着眼于“手段”
3
虚拟制造技术的内涵
马里兰大学Edward Lin&etc 虚拟制造是一个用于增强各级决策与控制一体化的、 综合的制造环境
着眼于“环境”
清华大学肖田元： 虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，既 采用计算机仿真和虚拟现实技术，在计算机上实现产品的 开发、制造，以及管理和控制等制造本质过程，以增加制 造过程各级的决策和控制能力
中心 · 使用基于制造的 造性 · 面向数
仿真以优化产品和工艺
学模型设
的设计
计
通过“在计算机上制造” 产生多个“软”样机
加工过程 仿真技术
造型设计 热力学分析 运动学分析 动力学分析 容差分析 加工过程仿真
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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
9
虚拟制造技术的内涵
3、虚拟制造与实际制造 实际制造系统是物质流、信息流在控制流的协 调和控制下，在各个层次上进行相应的决策，实 现从投入到产出的有效转变，其中物质流和信息 流的协调工作是主体。 虚拟制造系统是在分布式协同工作等多学科技 术支持的虚拟环境下的现实制造系统的映射。 虚拟制造系统是实际制造系统的抽象，实际制 造系统是虚拟制造系统的实例。
可视化参数
运行参数 分析 可视化
VIS环境体系结
实验 结果
15
虚拟制造的体系结构
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
生产计划 仿真优化
4
虚拟制造技术的内涵
虚拟制造的综合定义： 一个在计算机网络及虚拟现实环境中完 成的，利用制造系统各层次及不同侧面的数 学模型，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。
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虚拟制造技术的内涵
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。
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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
基于网络的VPS
实际制造系统
实际信息系统
需求
工人
样机
实际产品
工厂
RPS
抽象与综合
11
虚拟制造技术的内涵
机会 拟实制造
循
环客户
计算机
到
合
格
创意
修改和控制
资源 实际制造
需求
工人
工厂
信息
产品
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虚拟制造的体系结构
虚拟制造技术
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虚拟制造技术
虚拟制造技术的内涵 虚拟制造技术的体系结构 虚拟制造技术的分类 虚拟制造技术中的使能技术 虚拟制造技术中的关键技术 虚拟制造技术的应用
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虚拟制造技术的内涵
1、定义 虚拟制造作为一个全新的概念，是信息时代制造 技术的重要标志。 佛罗里达大学Gloria J Wiens: 虚拟制造是这样一个概念，即与实际一样在计算 机上执行制造过程，其中虚拟模型是在实际制造之前， 用于对产品的功能和可制造性的潜在问题进行预测。
生 造过程模型，以便低 可生 实
物理布局
产 费用、快速地评价不
产性 · 嵌入式
传统制造：主要 考虑空间
为 同的工艺方案
仿真
虚拟制造：总体
中 用于资源需求规划、 心 生产计划的产生及评
协调、优化动态 过程, 人、环境、 效率
价的环境
生产计划的编
排
传统制造：静 态、确定型 虚拟制造：动态、 随机型
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虚拟制造技术的分类
术
生 优化生产环境布局 产 虚拟设人 员
平 虚拟集成支撑环境 平
和
台 优化集成方案
台 虚拟企业动态 用
虚拟调度
组合
户
系统集成
虚拟产品生产过程
任务调度
优化生产调度方案
产品数据管理（PDM）
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虚拟制造的体系结构
界面层 框架层
应用层
人机交互接 口
个性化用户界面
基于COBRDA（DCOM）的分布集成框架
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 过
发 平
工艺过程优化 工具设计优化 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 支持异地设
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虚拟制造技术的内涵
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。
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虚拟制造技术的内涵
2、特点
以模型为核心：产品模型、过程模型、活动模 型、资源模型
虚拟设计 平台
虚拟加工 平台
虚拟控制 平台
数据层
产品模型、数据、只是和规则
协议层
通讯协议和数据交换标准 ( IGES、STEP等)
网络层
网络及物理链路、硬件设备
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虚拟制造的体系结构
可视化交互建模体系结构
交互式用户
模型生 成器
模型 说明
模型 分析
模型 转换
可执行 模型
模型说明语言
VIM环境体系结构
虚拟生产布局
虚拟设备集成
虚拟生产平台服务器
虚拟装配
企业协同工作环境
虚拟企业平台服务器 企业虚拟运行
企业运行仿真
虚拟设计
虚
拟
制
虚拟制造
造
的
功
能
虚拟生产
框
图
虚拟企业
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虚拟制造技术的分类
类别
特点
主要 主要技术 目标 支持
应用领域
以设 · 在设计阶段为设 评价 · 特征造
计为 计人员提供制造信息 可制 型