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1、虚拟制造技术虚拟制造技术1212虚拟制造技术虚拟制造技术的内涵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体系结构虚拟制造技术的分类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使能技术虚拟制造技术中的关键技术虚拟制造技术中的关键技术虚拟制造技术的应用虚拟制造技术的应用虚拟制造技术的内涵1 1、定义、定义、定义、定义虚拟制造作为一个全新的概念，是信息时代制造技术虚拟制造作为一个全新的概念，是信息时代制造技术虚拟制造作为一个全新的概念，是信息时代制造技术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。的重要标志。的重要标志。的重要标志。佛罗里达大学佛罗里达大学佛罗
2、里达大学佛罗里达大学GloriaJWiens:GloriaJWiens:虚拟制造是这样一个概念，即与实际一样在计算机上虚拟制造是这样一个概念，即与实际一样在计算机上虚拟制造是这样一个概念，即与实际一样在计算机上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，用于对执行制造过程，其中虚拟模型是在实际制造之前，用于对执行制造过程，其中虚拟模型是在实际制造之前，用于对执行制造过程，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。产品的功能和可制造性的潜在问题进行预测。产品的功能和可制造性的潜在问题进行预测。产品的功能和可制造性的潜
3、在问题进行预测。着眼于着眼于着眼于着眼于“ “结果结果结果结果” ”美国空军美国空军美国空军美国空军WrightWright实验室：实验室：实验室：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，虚拟制造是仿真、建模和分析技术及工具的综合应用，虚拟制造是仿真、建模和分析技术及工具的综合应用，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。以增强各层制造设计和生产决策与控制。以增强各层制造设计和生产决策与控制。以增强各层制造设计和生产决策与控制。着眼与着眼与着眼与着眼与“ “手段手段手段手段” ”虚拟制造技术的内涵马里兰大学马里兰大学马里兰大学马里兰大
4、学EdwardLin&etcEdwardLin&etc虚拟制造是一个用于增强各级决策与控制一体化的、虚拟制造是一个用于增强各级决策与控制一体化的、虚拟制造是一个用于增强各级决策与控制一体化的、虚拟制造是一个用于增强各级决策与控制一体化的、综合的制造环境综合的制造环境综合的制造环境综合的制造环境着眼于着眼于着眼于着眼于“ “环境环境环境环境” ”清华大学肖田元：清华大学肖田元：清华大学肖田元：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，既虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，既虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，既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
5、算机仿真和虚拟现实技术，在计算机上实现产品的采用计算机仿真和虚拟现实技术，在计算机上实现产品的采用计算机仿真和虚拟现实技术，在计算机上实现产品的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，以增加制开发、制造，以及管理和控制等制造本质过程，以增加制开发、制造，以及管理和控制等制造本质过程，以增加制开发、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造过程各级的决策和控制能力造过程各级的决策和控制能力造过程各级的决策和控制能力虚拟制造技术的内涵虚拟制造的综合定义：虚拟制造的综合定义：虚拟制造的综合定义：虚拟制造的综合定义：一个
6、在计算机网络及虚拟现实环境中完成的，一个在计算机网络及虚拟现实环境中完成的，一个在计算机网络及虚拟现实环境中完成的，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，对利用制造系统各层次及不同侧面的数学模型，对利用制造系统各层次及不同侧面的数学模型，对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包括设计、制造、管理和销售等各个环节的产品包括设计、制造、管理和销售等各个环节的产品包括设计、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全生命周期的各种技术方案和技术策略进行评估全生命周期的各种技术方案
7、和技术策略进行评估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。和优化的综合过程。和优化的综合过程。和优化的综合过程。虚拟制造技术的内涵虚拟制造技术的定义：虚拟制造技术的定义：虚拟制造技术的定义：虚拟制造技术的定义：是一门以计算机仿真技术、制造系统与是一门以计算机仿真技术、制造系统与加工过程建模理论、加工过程建模理论、VRVR技术、分布式计算理技术、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，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，利用制造系统各层次及各环节的数字
8、模型，完成制造系统整个过程的计算与仿真的技术。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：虚拟制造系统的定义：虚拟制造系统的定义：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和解决制造系统各个环节的技术问题的软硬件系统。件系统。虚拟制造技术的内涵2 2、特
9、点、特点、特点、特点以模型为核心：产品模型、过程模型、活动模以模型为核心：产品模型、过程模型、活动模以模型为核心：产品模型、过程模型、活动模以模型为核心：产品模型、过程模型、活动模型、资源模型型、资源模型型、资源模型型、资源模型模模型型产品模型：产品信息在计算机上的表示。产品模型：产品信息在计算机上的表示。过程模型：设计过程、工艺规划过程、加工制造过程过程模型：设计过程、工艺规划过程、加工制造过程 装配过程、性能分析过程。装配过程、性能分析过程。活动模型：对企业生产组织和经营活动建立的模型活动模型：对企业生产组织和经营活动建立的模型资源模型：对企业人力、物力建立的模型资源模型：对企业人力、物力
10、建立的模型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、以模型信息集成为根本：产品模型、过程模型、以模型信息集成为根本：产品模型、过程模型、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活动模型、资源模型之间的信息集成活动模型、资源模型之间的信息集成活动模型、资源模型之间的信息集成以高逼真度仿真为特色：仿真结果的高可信度，以高逼真度仿真为特色：仿真结果的高可信度，以高逼真度仿真为特色：仿真结果的高可信度，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。以及人与这个虚拟制造环境的交互的自然化。以及人与这个虚拟制造环境的交
11、互的自然化。以及人与这个虚拟制造环境的交互的自然化。虚拟制造技术的内涵3 3、虚拟制造与实际制造、虚拟制造与实际制造、虚拟制造与实际制造、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实际制造系统是物质流、信息流在控制流的协实际制造系统是物质流、信息流在控制流的协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，实调和控制下，在各个层次上进行相应的决策，实调和控制下，在各个层次上进行相应的决策，实调和控制下，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，其中物质流和信息现从投入到产出的有效转变，其中物质流和信息现从投入到产出的有效转变，其中物
12、质流和信息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。流的协调工作是主体。流的协调工作是主体。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虚拟制造系统是在分布式协同工作等多学科技虚拟制造系统是在分布式协同工作等多学科技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。术支持的虚拟环境下的现实制造系统的映射。术支持的虚拟环境下的现实制造系统的映射。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，实际制虚拟制造系统是实际制造系统的抽象，实际制虚拟制造系统是实际制造系统的抽象，实际制虚拟制造系统是实际制造系统的
13、抽象，实际制造系统是虚拟制造系统的实例。造系统是虚拟制造系统的实例。造系统是虚拟制造系统的实例。造系统是虚拟制造系统的实例。虚拟制造技术的内涵虚拟制造系统虚拟制造系统实际制造系统实际制造系统计算机仿真计算机仿真虚拟现实虚拟现实基于网络的基于网络的VPS虚拟信息系统虚拟信息系统确认和验证确认和验证技术人员技术人员客户客户抽象与综合抽象与综合虚拟产品虚拟产品实际信息系统实际信息系统样机样机需求需求工人工人工厂工厂RPS实际产品实际产品虚拟制造技术的内涵客户客户需求需求工人工人计算机产品信息信息资源机会循环到合格工厂拟实制造实际制造 创意修改和控制虚拟制造的体系结构产品数据管理（产品数据管理（PDM
14、）实实际际制制造造过过程程技技术术人人员员和和用用户户数字化模型数字化模型计算机仿真、虚拟现实计算机仿真、虚拟现实虚虚拟拟开开发发平平台台虚拟设计虚拟设计 有限元分析有限元分析 运动学分析运动学分析 动力学分析动力学分析虚拟加工虚拟加工 工艺过程优化工艺过程优化 工具设计优化工具设计优化 单元工艺优化单元工艺优化 加工过程分析加工过程分析虚拟装配虚拟装配 装配工艺规划装配工艺规划 装配路线规划装配路线规划 装配分配规划装配分配规划 装配质量规划装配质量规划虚虚拟拟生生产产平平台台虚拟布局虚拟布局虚拟实际生产环境虚拟实际生产环境虚拟生产动态过程虚拟生产动态过程优化生产环境布局优化生产环境布局虚拟
15、设备虚拟设备虚拟集成支撑环境虚拟集成支撑环境优化集成方案优化集成方案虚拟调度虚拟调度虚拟产品生产过程虚拟产品生产过程优化生产调度方案优化生产调度方案虚虚拟拟企企业业平平台台协同工作环境协同工作环境 支持异地设支持异地设计、装配、测试计、装配、测试的环境。的环境。虚拟企业动态虚拟企业动态组合组合 系统集成系统集成 任务调度任务调度虚拟制造系统体系结构人机交互接口人机交互接口个性化用户界面个性化用户界面通讯协议和数据交换标准通讯协议和数据交换标准 ( IGES、STEP等等)网络及物理链路、硬件设备网络及物理链路、硬件设备产品模型、数据、只是和规则产品模型、数据、只是和规则基于基于COBRDA（D
16、COM）的分布集成框架）的分布集成框架虚拟设计虚拟设计平台平台虚拟加工虚拟加工平台平台虚拟控制虚拟控制平台平台界面层界面层框架层框架层应用层应用层数据层数据层协议层协议层网络层网络层虚拟制造系统体系结构模型说明语言模型说明语言运行参数运行参数实验实验VIMVIM环境体系结构环境体系结构可视化参数可视化参数分析分析可视化可视化VISVIS环境体系结构环境体系结构交互式用户交互式用户模型模型生成生成器器模型模型说明说明模型模型分析分析模型模型转换转换结果结果可执行可执行模型模型可视化交互建模体系结构可视化交互建模体系结构可视化交互建模体系结构可视化交互建模体系结构虚拟制造系统体系结构产品建模产品建模产品异地设计产品异地设计零部件分析优化零部件分析优化快速原型快速原型生产工艺优化生产工艺优化工具设计优化工具设计优化刀位控制刀位控制参数优化参数优化刀位轨迹刀位轨迹参数优化参数优化加工方案加工方案评评 估估虚拟实验虚拟实验虚拟检测虚拟检测工艺模型验证工艺模型验证产品模型实验：虚拟机床产品模型实验：虚拟机床生产计划生产计划仿真优化仿真优化虚拟生产布局虚拟生产布局虚拟设备集成虚拟设备集成虚拟装配虚拟
