虚拟制造技术及应用研究
合集下载
相关主题
- 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)。
（． 阳理工大 学 机械学院 。沈 阳 １０ ５ ； ． １ 沈 １ １９ ２河南省煤 田地质局 四队 ， 平顶 山 ４ ７ ０ ） ６ ０ ０
摘 要 ： 虚 拟制造技术 是近年来 出现的先 进制造技术 之一 ，也 是一种 以计算机 、信 息技 术为基础 的全
新制造 理念。从虚 拟制造 的基本思 想入手 ，层层深入 地论述 了虚 拟制造的 内涵 ，关键技 术及 其应用 ，对虚拟制造 这一观念作了初步探讨和展望 。 关键词 ： 虚拟制造 ；虚 拟现实 ；仿真 ；建模
中图分类号 ：Ｔ １ ６ Ｈ ６ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ －０ （ ０ ）０ 上 ） ０ ６－０ ９ １ ４ ２１ １ （ － ０ ７ ３ ０ ３ ２
Ｄ ｉ１ ．９ ９ Ｊ１ｓ ．０ ９ １ ４ ２ １ ． ０上 ） ２ ｏ ： ３ ６／ ． ｎ １ ０ －０ ３ ．０ １ （ ．２ ０ ｓ ２
现分 布式 智 能协 同求 解 ，达到 全局 最优 的 目的 。
１ 虚拟制造 的内涵
虚 拟 制 造 的基 本 思 想 是 在 产 品制 造 过程 的 上 游— — 设 计 阶段 就 进 行 对 产 品制 造 全 过 程 的 虚拟
集 成 ，将 全 阶段 可 能 出现 的 问题 解 决 在这 一 阶段 ， 通过 设计 的最优化 达 到产 品 的一次 性 制造 成功 。 虚 拟 制 造 是 利 用 信 息 技 术 、仿 真 技 术 和计 算 机 技 术 对 现 实 制 造 活 动 中的 人 物 、信 息 及 制造 过
０ 引言
随 着 当 今 制 造 业 不 断 向 自动 化 、 复 杂 化 和 规 模 化 方 向 发 展 ， 在 实 际 产 品 生 产 过 程 实 施 之 前 ，需 要 对 实 际 生 产 系统 进 行 准 确 详 实 的仿 真 和 预 测 。从 而 按 照 Ｔ Ｓ 【 现 代 企 业 的要 求 ， 即 ＱＣ Ｅｌ 叫
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 中 各种 对 产 品设 计 的影 响 、预 测 、检 测 、 评 价 产 品 性能 和 产 品可 制 造性 等 ，从 而 更 有 效 的 、 经济 的 、柔性 的来 进行 生产 ，使得 生产 周期 和成本
２ ）在 新 产 品开 发 的各 个 阶 段 ，把 握 从 开 发 设 计 、加 工 制 造 、市 场 运 营 、再 回 收 等 各 阶 段 实 际 情 况 ，及 时 有 效 地 协 调 各 方 面 的关 系 ， 以达 到 全
、 訇 化 ｌ 生
虚拟制造技术及应用研究
Ｒｅｓｅａｒ ｉ ｔ ｃｈ ｏｎ ｖ ｒ ｕａｌｍ ａｎｕ ｌｃｔ ｉ ｆ ａ ｕｒｎｇ ｅｃｈｎｏｌ ｔ ｏｇｙ ｄ ｔ ａｎ ｉｓ ａｐｐｌｃａｔｏｎ ｉ ｉ
焦 可如 ’ ，张 志军 ’ ，王晓琴
ＪＡＯ Ｋ ．ｕ 。 Ｈ Ｉ ｅｒ 。Ｚ ＡＮＧ Ｚ ｉｕ ＷＡ ａ ．ｉ ｈ－ ｎ ， ＮＧ Ｘｉｏｑｎ ｊ
体 最优ຫໍສະໝຸດ Baidu效益 。
最低 、产 品设计 质量最 优 ，生产 效率最 高 。
它是 多学科 、多领域 知识 的综 合 ，其 产 生的虚 拟 产 品和 虚拟制 造 系统 ，要在 计算 机上 以直 觉 、生 动精 确 的方式体 现 出来 ，它 拥有产 品和 相关 制造过
３ 能够实现信息集成、技术集成、资源集成、 ）
程 进 行 全 面 的 仿 真 ，以预 先 发 现 制造 过 程 中的 问
以 最 快 的上 市 速 度 （－ｍｅｔ ｒｅ） Ｔｔ ｍａｋｔ、最 好 的 质 ｉ ｏ
量 （ ｑ ａ ｔ） Ｑ—ｕ ｌｙ 、最 低 的 成 本 （ —ｏｔ 最 优 的服 务 ｉ Ｃｃｓ 、 ）
（—ｅｖｃ） 最 佳 的 生 产环 境 （ｎ ｉ ｎ ｎ）来满 Ｓｓｒｉ 和 ｅ Ｅ ｖｒ ｍｅｔ ｏ 足 不 同顾 客 的 需 求 ，使 产 品 的实 现 具 有快 速 和 柔
性 的特 征 。又 由于 近 年 来计 算 机 技 术 、网 络技 术 、 数 据 库技 术 ，Ａｇ ｎ 技 术 和 系统 仿真 技 术 的迅 速发 ｅｔ 展 ，２ 世 纪 ８ Ｏ ０年 代 首 先 由美 国提 出 了虚拟 制 造技 术这 个 全 新 的理 念 。 因此 说 虚 拟 制 造 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 。主 要 能 够 有 效 地 解 决 以下 问题 ： １ ）在 无 法 投 入 大量 的人 力物 力 的情 况 下 ，在
制 造 系统正 式建 立和 运营之 前 ，对其 进行 有效 的评 估 和预 测 ，从 而降 低制 造 系统 的 投资成本 和 风险 。
题 ，在 产 品 实 际 生 产 前就 预 防 措 施 ，从 而 达 到 产
品 一 次 性 制 造 成 功 ，来达 到 降 低 成 本 、 缩短 产 品
开发 周期 和增 强产 品竞争 力 的 目的。
虚 拟 制 造 是 基 于 虚 拟 现 实 技 术 来 实 现 的 。
它是 在一 个统 一的 模型之 下对 设计 和制 造等 过程 集 成 ，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
智 能 集成 、企 业 内部 的各 个 工 作 机 制 的 集 成 ，实
收稿日期：２ １ －１－１ ０Ｉ １ ６ 基金项目：国家８ ３ 目 （０ ８ ４ ４ ４ ） ６项 ２ ０ ＡＡ ２ ０ ０
作者简介：焦可如 （９ １ １７ 一），女 ，在读博士 ，研究方 向为虚拟加 工 、精密及超精密加工 。
摘 要 ： 虚 拟制造技术 是近年来 出现的先 进制造技术 之一 ，也 是一种 以计算机 、信 息技 术为基础 的全
新制造 理念。从虚 拟制造 的基本思 想入手 ，层层深入 地论述 了虚 拟制造的 内涵 ，关键技 术及 其应用 ，对虚拟制造 这一观念作了初步探讨和展望 。 关键词 ： 虚拟制造 ；虚 拟现实 ；仿真 ；建模
中图分类号 ：Ｔ １ ６ Ｈ ６ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ －０ （ ０ ）０ 上 ） ０ ６－０ ９ １ ４ ２１ １ （ － ０ ７ ３ ０ ３ ２
Ｄ ｉ１ ．９ ９ Ｊ１ｓ ．０ ９ １ ４ ２ １ ． ０上 ） ２ ｏ ： ３ ６／ ． ｎ １ ０ －０ ３ ．０ １ （ ．２ ０ ｓ ２
现分 布式 智 能协 同求 解 ，达到 全局 最优 的 目的 。
１ 虚拟制造 的内涵
虚 拟 制 造 的基 本 思 想 是 在 产 品制 造 过程 的 上 游— — 设 计 阶段 就 进 行 对 产 品制 造 全 过 程 的 虚拟
集 成 ，将 全 阶段 可 能 出现 的 问题 解 决 在这 一 阶段 ， 通过 设计 的最优化 达 到产 品 的一次 性 制造 成功 。 虚 拟 制 造 是 利 用 信 息 技 术 、仿 真 技 术 和计 算 机 技 术 对 现 实 制 造 活 动 中的 人 物 、信 息 及 制造 过
０ 引言
随 着 当 今 制 造 业 不 断 向 自动 化 、 复 杂 化 和 规 模 化 方 向 发 展 ， 在 实 际 产 品 生 产 过 程 实 施 之 前 ，需 要 对 实 际 生 产 系统 进 行 准 确 详 实 的仿 真 和 预 测 。从 而 按 照 Ｔ Ｓ 【 现 代 企 业 的要 求 ， 即 ＱＣ Ｅｌ 叫
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 中 各种 对 产 品设 计 的影 响 、预 测 、检 测 、 评 价 产 品 性能 和 产 品可 制 造性 等 ，从 而 更 有 效 的 、 经济 的 、柔性 的来 进行 生产 ，使得 生产 周期 和成本
２ ）在 新 产 品开 发 的各 个 阶 段 ，把 握 从 开 发 设 计 、加 工 制 造 、市 场 运 营 、再 回 收 等 各 阶 段 实 际 情 况 ，及 时 有 效 地 协 调 各 方 面 的关 系 ， 以达 到 全
、 訇 化 ｌ 生
虚拟制造技术及应用研究
Ｒｅｓｅａｒ ｉ ｔ ｃｈ ｏｎ ｖ ｒ ｕａｌｍ ａｎｕ ｌｃｔ ｉ ｆ ａ ｕｒｎｇ ｅｃｈｎｏｌ ｔ ｏｇｙ ｄ ｔ ａｎ ｉｓ ａｐｐｌｃａｔｏｎ ｉ ｉ
焦 可如 ’ ，张 志军 ’ ，王晓琴
ＪＡＯ Ｋ ．ｕ 。 Ｈ Ｉ ｅｒ 。Ｚ ＡＮＧ Ｚ ｉｕ ＷＡ ａ ．ｉ ｈ－ ｎ ， ＮＧ Ｘｉｏｑｎ ｊ
体 最优ຫໍສະໝຸດ Baidu效益 。
最低 、产 品设计 质量最 优 ，生产 效率最 高 。
它是 多学科 、多领域 知识 的综 合 ，其 产 生的虚 拟 产 品和 虚拟制 造 系统 ，要在 计算 机上 以直 觉 、生 动精 确 的方式体 现 出来 ，它 拥有产 品和 相关 制造过
３ 能够实现信息集成、技术集成、资源集成、 ）
程 进 行 全 面 的 仿 真 ，以预 先 发 现 制造 过 程 中的 问
以 最 快 的上 市 速 度 （－ｍｅｔ ｒｅ） Ｔｔ ｍａｋｔ、最 好 的 质 ｉ ｏ
量 （ ｑ ａ ｔ） Ｑ—ｕ ｌｙ 、最 低 的 成 本 （ —ｏｔ 最 优 的服 务 ｉ Ｃｃｓ 、 ）
（—ｅｖｃ） 最 佳 的 生 产环 境 （ｎ ｉ ｎ ｎ）来满 Ｓｓｒｉ 和 ｅ Ｅ ｖｒ ｍｅｔ ｏ 足 不 同顾 客 的 需 求 ，使 产 品 的实 现 具 有快 速 和 柔
性 的特 征 。又 由于 近 年 来计 算 机 技 术 、网 络技 术 、 数 据 库技 术 ，Ａｇ ｎ 技 术 和 系统 仿真 技 术 的迅 速发 ｅｔ 展 ，２ 世 纪 ８ Ｏ ０年 代 首 先 由美 国提 出 了虚拟 制 造技 术这 个 全 新 的理 念 。 因此 说 虚 拟 制 造 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 。主 要 能 够 有 效 地 解 决 以下 问题 ： １ ）在 无 法 投 入 大量 的人 力物 力 的情 况 下 ，在
制 造 系统正 式建 立和 运营之 前 ，对其 进行 有效 的评 估 和预 测 ，从 而降 低制 造 系统 的 投资成本 和 风险 。
题 ，在 产 品 实 际 生 产 前就 预 防 措 施 ，从 而 达 到 产
品 一 次 性 制 造 成 功 ，来达 到 降 低 成 本 、 缩短 产 品
开发 周期 和增 强产 品竞争 力 的 目的。
虚 拟 制 造 是 基 于 虚 拟 现 实 技 术 来 实 现 的 。
它是 在一 个统 一的 模型之 下对 设计 和制 造等 过程 集 成 ，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
智 能 集成 、企 业 内部 的各 个 工 作 机 制 的 集 成 ，实
收稿日期：２ １ －１－１ ０Ｉ １ ６ 基金项目：国家８ ３ 目 （０ ８ ４ ４ ４ ） ６项 ２ ０ ＡＡ ２ ０ ０
作者简介：焦可如 （９ １ １７ 一），女 ，在读博士 ，研究方 向为虚拟加 工 、精密及超精密加工 。