虚拟制造技术
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精品课件
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。
精品课件
虚拟制造技术的内涵
产品模型：产品信息在计算机上的表示。
产品
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
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 支持异地设
术
生 优化生产环境布局 产 虚拟设备
企 业
计、装配、测试 的环境。
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）
精品课件
虚拟制造的体系结构
界面层 框架层 应用层 数据层 协议层 网络层
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”
精品课件
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
以 • 将仿真能力用于制 评价 • 虚拟现 工厂或产品的
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
过程模型：设计过程、工艺规划过程、加工制造过程
模
2、特点 装配过程、性能分析过程。
型
活以动模模型型为：核对心企业：生产产品组模织型和、经营过活程动模建型立、的活模型动模
型、资源模型
资源模型：对企业人力、物力建立的模型
精品课件
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
工艺模型验证 产品模型实验：虚拟机床
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 精品课件
企业运行仿真
虚拟设计
虚
拟
制
虚拟制造
造
的
功
能Байду номын сангаас
虚拟生产
框
图
虚拟企业
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•
在设计阶段为 评价 • 特征造
模型 转换
可执行 模型
模型说明语言
VIM环境体系结构
运行参数
实验
可视化参数
分析 可视化
结果
VIS环境体系结
精品课件
构
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
虚拟制造技术
精品课件
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
精品课件
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。
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。
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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。
人机交互接 口
个性化用户界面
基于COBRDA（DCOM）的分布集成框架
虚拟设计 平台
虚拟加工 平台
虚拟控制 平台
产品模型、数据、只是和规则 通讯协议和数据交换标准 ( IGES、STEP等)
网络及精品物课理件链路、硬件设备
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
精品课件
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
抽象精与品课综件 合
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
精品课件
设 设计人员提供制造信 可制 型
计息
造性 · 面向数
为·
使用基于制造
学模型设
中 的仿真以优化产品和
计
心 工艺的设计
加工过程
通过“在计算机上制
仿真技术
造”产生多个“软”
样机
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
精品课件
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
精品课件
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。
精品课件
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。
精品课件
虚拟制造技术的内涵
产品模型：产品信息在计算机上的表示。
产品
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
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 支持异地设
术
生 优化生产环境布局 产 虚拟设备
企 业
计、装配、测试 的环境。
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）
精品课件
虚拟制造的体系结构
界面层 框架层 应用层 数据层 协议层 网络层
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”
精品课件
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
以 • 将仿真能力用于制 评价 • 虚拟现 工厂或产品的
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
过程模型：设计过程、工艺规划过程、加工制造过程
模
2、特点 装配过程、性能分析过程。
型
活以动模模型型为：核对心企业：生产产品组模织型和、经营过活程动模建型立、的活模型动模
型、资源模型
资源模型：对企业人力、物力建立的模型
精品课件
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
工艺模型验证 产品模型实验：虚拟机床
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 精品课件
企业运行仿真
虚拟设计
虚
拟
制
虚拟制造
造
的
功
能Байду номын сангаас
虚拟生产
框
图
虚拟企业
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•
在设计阶段为 评价 • 特征造
模型 转换
可执行 模型
模型说明语言
VIM环境体系结构
运行参数
实验
可视化参数
分析 可视化
结果
VIS环境体系结
精品课件
构
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
虚拟制造技术
精品课件
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。
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。
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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。
人机交互接 口
个性化用户界面
基于COBRDA（DCOM）的分布集成框架
虚拟设计 平台
虚拟加工 平台
虚拟控制 平台
产品模型、数据、只是和规则 通讯协议和数据交换标准 ( IGES、STEP等)
网络及精品物课理件链路、硬件设备
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
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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
抽象精与品课综件 合
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
精品课件
设 设计人员提供制造信 可制 型
计息
造性 · 面向数
为·
使用基于制造
学模型设
中 的仿真以优化产品和
计
心 工艺的设计
加工过程
通过“在计算机上制
仿真技术
造”产生多个“软”
样机
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
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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。