基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用研究

在經(jīng)濟(jì)全球化、貿(mào)易自由化和社會(huì)信息化的新形勢(shì)下，制造業(yè)的經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略發(fā)生了很大的變化，TQCS成為現(xiàn)代制造企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)需求，提高競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。即以最快的上市速度(T-Time to Market)、最好的質(zhì)量(Q-Quality)、最低的成本(C-Cost)、最優(yōu)的服務(wù)(S-Service)來滿足不同顧客的需求。如何利用新技術(shù)所提供的機(jī)遇，抓住用戶需求，以最短的時(shí)間開發(fā)出用戶能夠接受的產(chǎn)品，已成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。

面對(duì)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，為迎接中華民族的偉大復(fù)興，國(guó)家對(duì)制造企業(yè)提出了宏偉目標(biāo)，即要求國(guó)內(nèi)骨干企業(yè)盡快著手信息化工作，2010年到2015年大中型企業(yè)要達(dá)到國(guó)際先進(jìn)的信息化制造水平。實(shí)際上，信息化不僅是政策的約束，更是市場(chǎng)的驅(qū)使，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程，信息化制造將成為現(xiàn)代制造企業(yè)追求的重要目標(biāo)之一。

、信息化制造

信息化制造是以虛擬制造和大規(guī)模定制生產(chǎn)為標(biāo)準(zhǔn)的，只有基本上實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)制造和流通以至產(chǎn)品全生命周期的信息化，才算真正完成信息化工作，在此基礎(chǔ)E的先進(jìn)制造模式和信息化內(nèi)容才能叫做信息化制造。

隨著計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用，信息技術(shù)對(duì)制造技術(shù)發(fā)展的作用目前已占到第一位。產(chǎn)品制造過程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。信息技術(shù)使現(xiàn)代制造的技術(shù)含量提高，使傳統(tǒng)制造技術(shù)發(fā)生質(zhì)的變化。信息技術(shù)也促進(jìn)著設(shè)計(jì)技術(shù)的現(xiàn)代化，加工制造的精密化、快速化，自動(dòng)化技術(shù)的柔性化、智能化，整個(gè)制造過程的網(wǎng)絡(luò)化、全球化。

為了提高競(jìng)爭(zhēng)能力，企業(yè)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)κ袌?chǎng)需求的變化做出快速敏捷的反應(yīng)，并及時(shí)地對(duì)自身的生產(chǎn)做出合理的調(diào)整與重新規(guī)劃。面對(duì)不可預(yù)測(cè)、持續(xù)發(fā)展、快速多變的市場(chǎng)需求，企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)必須具有高度的柔性。計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的支持。基于這些因素，概念設(shè)計(jì)、并行工程、智能制造、敏捷制造等多種有關(guān)先進(jìn)制造技術(shù)的新思想、新概念相繼誕生。虛擬制造(VirtualManufacture)就是其中之一，它代表了一種全新的制造體系和模式。

虛擬制造技術(shù)

虛擬制造技術(shù)是以虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程統(tǒng)一建模，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、加工和裝配、檢驗(yàn)、使用整個(gè)生命周期的模擬和仿真。這樣，可以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就模擬出產(chǎn)品及其性能和制造過程，以此來優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和制造過程，優(yōu)化生產(chǎn)管理和資源規(guī)劃，縮短設(shè)計(jì)開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，以達(dá)到產(chǎn)品開發(fā)周期和成本的最小化，產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化和生產(chǎn)效率最高化，從而提高企業(yè)的快速響應(yīng)能力，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。也就是說虛擬制造是對(duì)實(shí)際制造進(jìn)行抽象、分析、綜合、得到實(shí)際產(chǎn)品的全數(shù)字化模型，其最終目標(biāo)是反作用于實(shí)際制造過程，用來指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

虛擬制造技術(shù)可以分為三大類：一是以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造技術(shù)；二是以生產(chǎn)為中心的虛擬制造技術(shù)；三是以控制為中心的虛擬制造技術(shù)。

以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造是將制造信息加人到產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)過程中，并在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行”制造”，仿真多種制造方案和產(chǎn)生許多” 軟”的模型，為設(shè)計(jì)者提供一個(gè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品和評(píng)估產(chǎn)品可制造性的環(huán)境。它的主要支持技術(shù)包括特征造型、面向數(shù)學(xué)的模型設(shè)計(jì)及加工過程的仿真技術(shù)。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括造型設(shè)計(jì)、熱力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、容差分析和加工過程仿真。

以生產(chǎn)為中心的虛擬制造以生產(chǎn)為中心的虛擬制造是將仿真能力加人到生產(chǎn)過程模型中，其目的是方便和快捷地評(píng)價(jià)多種加工過程，檢驗(yàn)新工藝流程的可信度、產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、資源的需求狀況(包括購(gòu)置新設(shè)備、征詢盟友等)，從而優(yōu)化制造環(huán)境的配置和生產(chǎn)的供給計(jì)劃。它的主要支持技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和嵌人式仿真技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域包括工廠或產(chǎn)品的物理布局及生產(chǎn)計(jì)劃的編排。

以控制為中心的虛擬制造以控制為中心的虛擬制造是將仿真能力增加到控制模型和實(shí)際的生產(chǎn)過程中，模擬實(shí)際的車間生產(chǎn)，評(píng)估車間生產(chǎn)活動(dòng)，達(dá)到優(yōu)化制造過程的目的。它的主要支持技術(shù)有：對(duì)離散制造一基于仿真的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度；對(duì)連續(xù)制造一基于仿真的最優(yōu)控制。