論述制造模擬仿真技術(shù)的內(nèi)涵及作用
分析了虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵及特點，發(fā)達國家虛擬制造技術(shù)的發(fā)展和應用，并從我國國情出發(fā)提出了發(fā)展虛擬制造技術(shù)的具休建議。
1 虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵及其特點
1.1 虛擬制造技術(shù)的內(nèi)函
虛擬制造是實際制造過程在計算機的本質(zhì)實現(xiàn)，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在計算機上實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)、制造以及管理與控制等制造的本質(zhì)過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力.虛擬制造作為信息時代制造技術(shù)的重要標志它是不斷吸收信息技術(shù)和管理科學的成果而發(fā)展起來的，這里的"制造"是一種廣義的概念，即一切與產(chǎn)品相關(guān)的活動和過程，亦稱之為"大制造"，這是相對于傳統(tǒng)的狹義制造而言的."虛擬"的含義則是這種制造雖然不是真實的、物化的，但卻是本質(zhì)上的，也就是在計算機上實現(xiàn)制造的本質(zhì)內(nèi)容.虛擬制造不是一成不變的技術(shù)，而是一個不斷吸收各種高新技術(shù)而不斷豐富其內(nèi)涵的動態(tài)技術(shù)系統(tǒng)，它通過計算機虛擬環(huán)境和模型來模擬生產(chǎn)場景和預估產(chǎn)品功能、性能及可加工性等方面可能存在的問題，從而提高人們的預測和決策水平，它為工程師提供了從產(chǎn)品概念的形成、設計到制造全過程的三維可視及交互環(huán)境，使得制造技術(shù)走出主要依賴于經(jīng)驗的狹小天地，發(fā)展到了全方位預報的新階段，不是原有單項制造仿真技術(shù)的簡單組合，而是在相關(guān)理論和已積累知識的基礎上對制造知識進行系統(tǒng)化組織，對工程對象和制造活動進行全面建模，在建立真實制造系統(tǒng)前，采用計算機仿真來評估設計與制造活動以消除設計中的不合理部分.虛擬制造的實質(zhì)是在產(chǎn)品制造過程的上游- 設計階段就對產(chǎn)品制造的全過程虛擬集成，將全階段可能出現(xiàn)的問題解決在這一階段，通過設計的最優(yōu)化達到產(chǎn)品的一次性制造成功.
虛擬制造技術(shù)涉及多個技術(shù)領域，包括仿真技術(shù)、計算機圖形學、可視化技術(shù)、多媒體技術(shù)和虛擬原型技術(shù).虛擬制造技術(shù)通過對這些技術(shù)的綜合應用來實現(xiàn)其特有的功能.
(1)仿真技術(shù).仿真技術(shù)依靠虛擬技術(shù)來模擬產(chǎn)品制造、生產(chǎn)和裝配過程，使設計者可以在計算機中"制造"產(chǎn)品.仿真技術(shù)讓使用者接受到與現(xiàn)實情況相同的信息，給人一種身臨其境的感覺.系統(tǒng)提供人機實時交互操作、三維視覺空間和多通道的人機界面，可使人真實感覺到計算機系統(tǒng)創(chuàng)造的環(huán)境.(2)計算機圖形學(VM).仿真技術(shù)的發(fā)展，依靠計算機圖形學來建立計算機內(nèi)的數(shù)字化模型，可以表達三維立體數(shù)據(jù)，像實物一樣可視、可動.VM與單純的計算機圖形學相比，更強調(diào)用戶感知方式的多樣性，使用戶能夠更直接地感知模型的物理特性，從定性和定量的綜合環(huán)境中得到感性和理性的認識.(3)可視化技術(shù).它可以將信號轉(zhuǎn)換為圖形或圖像，可使觀察者直觀地觀察其模擬與計算，從而豐富科學發(fā)現(xiàn)的過程.(4)多媒體技術(shù) 它是以計算機為核心的集圖、文、聲、像處理技術(shù)于一體的綜合性處理技術(shù).多媒體技術(shù)雖然強調(diào)多種信息通道，但其感知范圍不如 VM廣泛，不強調(diào)人機的交互性.(5)虛擬原型技術(shù)它是相對于物理原型提出的概念，是具有一定功能的基于計算機的仿真系統(tǒng).如果虛擬原型通過模擬工藝計劃來構(gòu)造，便是用 VM來產(chǎn)生虛擬模型，因此，虛擬原型技術(shù)的發(fā)展將增強 VM 的能力每一類虛擬制造系統(tǒng)都是各種技術(shù)的綜合應用，其中仿真技術(shù)是基礎由此可見，虛擬制造技術(shù)就是在計算機上利用仿真技術(shù)生產(chǎn)出"虛擬產(chǎn)品"，它是一個跨學科的綜合科目，涉及仿真、可視化、虛擬現(xiàn)實、數(shù)據(jù)繼承、優(yōu)化等領域.
1.2 虛擬制造技術(shù)的特
虛擬制造與實際制造相比、有如下特點:
(1)虛擬經(jīng)營和管理 作為虛擬制造的一個主要貢獻- 虛擬企業(yè)，使制造業(yè)在世界范圍內(nèi)的重組與集成成為可能，應用虛擬經(jīng)營和虛擬管理，充分借助于企業(yè)外部力量，運用自身最強的優(yōu)勢和有限資源最大限度地提高企業(yè)的競爭力。 #p#page_title#e#
(2)高度集成.產(chǎn)品與制造環(huán)境均利用仿真技術(shù)在計算機上形成虛擬模型，在設計過程中，可用計算機對其進行產(chǎn)品設計、制造、測試，設計人員和用戶甚至可以"進人"虛擬環(huán)境對模型的設計、加工、裝配、性能進行檢測，而不依賴于傳統(tǒng)的原型樣機的反復修改.因此，它易于綜合運用系統(tǒng)工程、知識工程、并行工程和人 一機工程等多學科先進技術(shù) ，實現(xiàn)信息集成、知識集成、串并行交錯工作機制集成和人機集成 。
(3)高效靈活.開發(fā)的產(chǎn)品(部件)可存放在計算機里，不但大大節(jié)省倉儲費用，更能根據(jù)市場變化或用戶需求隨時對模型進行修改，快速投入生產(chǎn)，縮短設計開發(fā)時間，節(jié)約設計成本，提高產(chǎn)品從設計、制造到銷售全過程的效率，增強企業(yè)的競爭力。
(4)高度合作.可通過互聯(lián)網(wǎng)將世界各地的專業(yè)人員結(jié)合起來，同時在同一個模型上工作，互相交流、資源共享，以避免重復研究帶來的損失，發(fā)揮各自特長，實現(xiàn)異地設計，異地制造，將制造業(yè)信息化與知識化融為一體，使產(chǎn)品開發(fā)以高效、快捷、低耗響應市場變化。
(5)設計柔性.如果產(chǎn)品設計過程中出現(xiàn)變故，可以將資料存人電腦，等時機成熟再進行開發(fā)，從而提高設計過程的柔性。
2 發(fā)展虛擬制造技術(shù)的意義
虛擬制造可以對實際的制造活動以及想像中的制造活動進行仿真，但它不消耗現(xiàn)實資源和能量，所進行的過程完全是虛擬過程，所生產(chǎn)的產(chǎn)品完全是數(shù)字產(chǎn)品.虛擬制造技術(shù)的應用將會對未來制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。(1)可加深人們對生產(chǎn)過程中制造系統(tǒng)的認識和理解，有利于對其進行理論升華，更好地指導實際生產(chǎn)，從而推動生產(chǎn)力的發(fā)展.
(2)虛擬制造技術(shù)的應用將會加快企業(yè)人才的培養(yǎng)速度 我們知道模擬駕駛對駕駛員、飛行員的培養(yǎng)起到了良好的作用，虛擬制造也會產(chǎn)生這樣的作用.例如:可以對生產(chǎn)人員進行操作訓練及異常工藝的應急處理等.
(3)在虛擬制造與現(xiàn)實制造的相互影響和作用過程中，可以改進企業(yè)的組織管理工作，這樣對正確決策有不可估量的影響.例如:可以對生產(chǎn)計劃、交貨期、生產(chǎn)產(chǎn)量等做出預測，及時發(fā)現(xiàn)問題等.
