虛擬制造

　　虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）技術是使用感官組織仿真設備和真實或虛幻環(huán)境的動態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實，使人能夠憑借直覺作用于計算機產生的三維仿真模型的虛擬環(huán)境?；谔摂M現(xiàn)實技術的虛擬制造（VirtualManufacturing）技術是在一個統(tǒng)一模型之下對設計和制造等過程進行集成，它將與產品制造相關的各種過程與技術集成在三維的、動態(tài)的仿真真實過程的實體數(shù)字模型之上。其目的是在產品設計階段，借助建模與仿真技術及時地、并行地、模擬出產品未來制造過程乃至產品全生命周期的各種活動對產品設計的影響，預測、檢測、評價產品性能和產品的可制造性等等。從而更加有效地、經濟地、柔性地組織生產，增強決策與控制水平，有力地降低由于前期設計給后期制造帶來的回溯更改，達到產品的開發(fā)周期和成本最小化、產品設計質量的最優(yōu)化、生產效率的最大化。

　　重大作用

 　　虛擬制造也可以對想象中的制造活動進行仿真，它不消耗現(xiàn)實資源和能量，所進行的過程是虛擬過程，所生產的產品也是虛擬的。虛擬制造技術的應用將會對未來制造業(yè)的發(fā)展產生深遠影響，它的重大作用主要表現(xiàn)為：

　　●運用軟件對制造系統(tǒng)中的五大要素（人、組織管理、物流、信息流、能量流）進行全面仿真，使之達到了前所未有的高度集成，為先進制造技術的進一步發(fā)展提供了更廣大的空間，同時也推動了相關技術的不斷發(fā)展和進步。

　　●可加深人們對生產過程和制造系統(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，即對生產過程、制造系統(tǒng)整體進行優(yōu)化配置，推動生產力的巨大躍升。

　　●在虛擬制造與現(xiàn)實制造的相互影響和作用過程中，可以全面改進企業(yè)的組織管理工作，而且對正確作出決策有不可估量的影響。例如：可以對生產計劃、交貨期、生產產量等作出預測，及時發(fā)現(xiàn)問題并改進現(xiàn)實制造過程。

　　●虛擬制造技術的應用將加快企業(yè)人才的培養(yǎng)速度。我們都知道模擬駕駛室對駕駛員、飛行員的培養(yǎng)起到了良好作用，虛擬制造也會產生類似的作用。例如：可以對生產人員進行操作訓練、異常工藝的應急處理等。

　　總結分析

　　綜合國際上有代表性的文獻，對虛擬制造給出如下定義：虛擬制造是實際制造過程在計算機上的本質實現(xiàn)，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術，在計算機上群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產品的設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質量檢驗，以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產品制造的本質過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。

　　可以看到，“虛擬制造”雖然不是實際的制造，但卻實現(xiàn)實際制造的本質過程，是一種通過計算機虛擬模型來模擬和預估產品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問題，提高人們的預測和決策水平，使得制造技術走出主要依賴于經驗的狹小天地，發(fā)展到了全方位預報的新階段。

　　研究內容

　　虛擬制造技術的研究內容是極為廣泛的，除了虛擬現(xiàn)實技術涉及的共同性技術外，虛擬制造領域本身的主要研究內容有：

　　●虛擬制造的理論體系；

　　●設計信息和生產過程的三維可視化；

　　●虛擬制造系統(tǒng)的開放式體系結構；

　　●虛擬產品的裝配仿真；

　　●虛擬環(huán)境中及虛擬制造過程中的人機協(xié)同作業(yè)等。

　　一般來說，虛擬制造的研究都與特定的應用環(huán)境和對象相聯(lián)系，由于應用的不同要求而存在不同的側重點，因此出現(xiàn)了三個流派，即以設計為中心的虛擬制造、以生產為中心的虛擬制造和以控制為中心的虛擬制造。

　　應用

　　虛擬制造技術的廣泛應用將從根本上改變現(xiàn)行的制造模式，對相關行業(yè)也將產生巨大影響，可以說虛擬制造技術決定著企業(yè)的未來，也決定著制造業(yè)在競爭中能否立于不敗之地。

　　虛擬制造(VM)是國際上提出的新概念。VM與AM聯(lián)系密切。VM的特征是：當市場新的機遇出現(xiàn)時，組織幾個有關公司聯(lián)作，把不同的公司，不同地點的工廠或車間重新組織協(xié)調工作。在運行之前必須分析組合是否最優(yōu)，能否協(xié)調運行，以及投產后的效益和風險進行評估，這種聯(lián)作公司稱虛擬公司。虛擬公司在一定的環(huán)境和條件下通過虛擬制造系統(tǒng)運行，包括物理基礎、法律保障、社會環(huán)境和信息技術。因此研究開發(fā)虛擬制造技術(VMT)和虛擬制造系統(tǒng)(VMS)意義重大，美國稱AM為21世紀制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。

　　虛擬現(xiàn)實技術（VirtualRealityTechnology）主要包括虛擬制造技術和虛擬企業(yè)兩個部分。

　　虛擬制造技術將從根本上改變了設計、試制、修改設計、規(guī)模生產的傳統(tǒng)制造模式。在產品真正制出之前，首先在虛擬制造環(huán)境中生成軟產品原型（SoftPrototype）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品（HardPrototype）進行試驗，對其性能和可制造性進行預測和評價，從而縮短產品的設計與制造周期，降低產品的開發(fā)成本，提高系統(tǒng)快速響應市場變化的能力。

　　虛擬企業(yè)是為了快速響應某一市場需求，通過信息高速公路，將產品涉及到的不同企業(yè)臨時組建成為一個沒有圍墻、超越空間約束、靠計算機網絡聯(lián)系、統(tǒng)一指揮的合作經濟實體。虛擬企業(yè)的特點是企業(yè)的功能上的不完整、地域上的分散性和組織結構上的非永久性，即功能的虛擬化、組織的虛擬化、地域的虛擬化。