虚拟制造发展趋势

虚拟制造发展趋势及进展当今，全球制造企业之间的竞争越来越激烈，决定企业全球竞争能力的主要指标是产品的开发时间、质量、成本以及相应的服务。为适应市场瞬息多变的要求．减少成本和周期。制造企业将许多新出现的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，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，找出各个阶段可能出现的问题．有效地协调设计与制造环节的关系，以寻求企业的最优效益。

1虚拟制造的简要介绍

由于虚拟制造出现的时间较短．而且对其研究也在不断地深入，所以国际上还没有对虚拟制造作出一个统一的定义。不同的研究人员从不同的角度出发给出了具体的描述，其中代表性的包括以下几种：定义一：虚拟制造是这样的一个概念，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及可制造性的潜在问题进行预测。(G1oriaJ．Wiens，UniversityofFlorida) 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。

定义三：虚拟制造是提供“在计算机上制造”的能力。本质上，虚拟制造最终将提供建模与仿真环境。

2先进制造技术的优越性

先进制造技术作为21世纪的制造技术，在制造业技术的基础上，极大地融入信息技术和现代管理技术，并与之相辅相成。信息技术和

现代管理技术是先进制造技术的两个支柱，而现代管理技术和信息技术要以先进制造技术为基础。三者的有机结合，必然产生新的生产模式。制造技术、信息技术与现代管理技术三位一体，共同构成先进制造技术生长的环境。近年来先进制造的新概念层出不穷，如精益生产、并行工程、敏捷制造、全能制造等。但从实质上看，这些新概念具有共同的特点：1)从以产品为中心向以客户为中心转变；2)从以技术为中心向以人、信息为中心转变；3)从传统的顺序工作方式向并行工作方式和小组工作方式转变：4)从多层次、细分工、严格从属管理的金字塔模式向分布式、平行网络、模糊分工和自主管理的扁平结构模式转变；5)更加重视产品的质量，把产品质量放在企业的首位，增强产品对市场反应的灵敏性。

由于先进制造技术涵盖大量的新理念、新技术，而且这些理念和技术更能适应当今市场的发展，与传统制造业相比其优越性也是显而易见的，主要表现：1)使制造企业能够适应市场快速变换和多样化的需要，提高为用户服务的水平；2)以较小的批量轮番生产，可以减少在制品占用，缩短制造提前期，减少成品的安全库存，从而加速流动资金的周转速度；3)先进的开发与设计是决定企业快速反应能力的首要因素，这些技术主要是指基于信息基础上的，可使信息过程信息化与自动化，可使设计过程缩短，设计成本降低；4)以优质、高效、低耗、清洁、灵活的基础制造技术为核心，使得产品性质更好，生产效率更高，运作成本更少，人性化更完善，满足可持续发展的要求；5)通过信息技术、计算机技术和系统管理技术将传统制造技术的基础及

技术和新型制造单元局部或系统集成形成先进制造集成技术，技术优势更加明显突出；6)企业组织更加有机化与柔性化，能够充分发挥人的主观能动性，充分利用高新技术和先进信息技术的扁平型，层次效率高，灵活迅速，应变能力强，充满活力，具有很强的竞争能力且能够持续进行组织学习、管理创新和结构重组的组织；7)管理理念追求变革创新，重视人的作用，充分利用外部资源，如变革管理、人才管理、自主管理、团队管理、作业管理、流动管理等。

3虚拟制造技术的发展现状

虚拟制造技术在工业发达国家。如美国、德国、日本等已得到了不同程度的研究和应用。近几年来，虚拟制造技术也引起我国科技工作人员的关注。据不完全统计，目前全国已有34家科研机构、高等院校和企业正在开展虚拟制造技术的研究。国家自然科学基金也有专门的研究课题。即便是这样，我国在虚拟制造这一领域的研究也只是刚刚起步，目前主要集中在虚拟制造技术的理论研究和实施技术准备阶段，系统的研究尚处于对国外虚拟制造技术的消化和与国内环境的结合这一阶段。我国在虚拟现实技术、建模技术、仿真技术、信息技术、应用网络技术等单元技术方面的研究都很活跃，但研究的进展和深度还属于初期阶段，与国际研究水平尚有很大的差距。研究多集中在高等院校和少量的研究所，没有形成产业化，这些都阻碍了我国虚拟制造的发展。

4先进制造技术的发展趋势

先进制造技术具有传统制造技术无法比拟的优越性，其发展更是

日新月异。为适应新世纪、新技术革命浪潮的冲击，迎接信息时代、制造全球化、贸易自由化、新型消费观念的挑战，先进制造技术必将朝着集成化、柔性化、网络化、信息化、虚拟化、智能化、绿色化、制造全球化等方向发展

4．1集成化

以计算机技术为基础，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术等，将企业全部生产活动中的信息流与物质流有机集成，并实现最优化。它特别强调信息的集成和信息的共享，通过网络数据库使企业的所有生产活动紧密地联系在一起，充分发挥技术、管理和人的作用，全面提高企业的管理水平、产品质量和经济效益。

4．2柔性化

制造自动化系统发展大致过程是“刚性自动化——可编程自动化——综合自动化”，制造系统的柔性随着这个过程也变得越来越大。进一步的发展要求能快速实现制造系统的重组(包括企业内部制造设备与工具系统重组，以及企业间的重组)。模块化设计是提高企业制造自动化系统柔性的重要策略和方法，它可以有效改善设计工作柔性和制造系统柔性，并能够根据需要迅速实现制造系统的重组。

4．3网络化

网络通信技术的迅速发展和普及给企业的生产和经营活动带来革命性的变革，实现市场开发、产品设计、物料选择、零件加工和产品销售等生产活动的异地和跨国界进行，极大地加快技术信息的交

流，加强企业之间产品开发的生产合作，促进企业之间的优化和重组，大大缩短产品的生产周期，提高产品的市场竞争力。

4．4信息化

在信息技术条件下，将分布于世界各地的产品、设备、人员、资金、市场等企业资源有效地集成起来，采用各种类型的合作形式，建立以网络技术为基础的、高素质员工系统为核心的敏捷制造企业运作模式，打破小单位和行业的局限，深入开发、广泛利用信息资源，建立敏捷制造网络化工程，加速制造业数字化与网络化。这不仅对于制造业本身的改造、地区信息港的建设有十分重要的战略意义和现实意义，而且有利于在近年内开展异地设计与制造、网络服务、网上数据共享和网上培训等预期目标的实现，必将推进企业信息化进程。

4．5虚拟化

虚拟化指设计过程中的拟实技术和制造过程中的虚拟技术，它可以大大加快产品的开发速度和减少开发的风险。产品设计中的拟实技术是面向产品的结构和性能，以优化产品性能和降低成本为目标，包括产品的动力学分析、运动仿真、造型设计、强度和刚度的有限元计算等。制造过程中的虚拟技术是面向产品生产过程的模拟，检验产品的可加工性和加工工艺的合理性，并进行生产过程计划、组织管理、车间调度等活动的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真来模拟真实系统，及早发现产品设计开发制造过程中的缺陷，以保证产品设计开发制造的合理性，并尽可能使其达到最佳。