虚拟制造技术的定义范例(3篇)

虚拟制造技术的定义范文篇1

关键词：信息化；虚拟制造；虚拟技术

要想完成工业流程的信息化制造，首先必须了解信息化制造的概念，信息化制造是以虚拟制造和大规模定制生产为标准的，只有基本上实现了从产品设计、开发、生产制造和流通以至产品全生命周期的信息化，才算真正完成信息化工作，在此基础上的先进制造模式和信息化内容才能叫做信息化制造。

在当代，市场竞争日趋激烈，以国家为单位的竞争体系之间的对抗愈演愈烈，而我国所处的角色正由世界的组装工厂逐渐转变为广泛应用先进技术的制造强国，这也对我国的一线企业提出了更高的要求，实际上，信息化不仅是政策的约束，更是市场的驱使，随着市场经济全球化的进程，信息化制造将成为现代制造企业追求的重要目标之一。国际上，虚拟技术的成功案例也进一步给我国虚拟技术产业以宝贵经验和教训，例如，美国的硅谷就是众所周知的利用虚拟制造技术成功的典范。他们不是追求全能，而是在某一个方面力争最优，由一群小企业组成最优秀的生产群。都是在价值链某一个环节上做得最好，从而融入国际高技术体系--这是虚拟制造体系核心思想在宏观领域的反映。

随着计算机、自动化及网络技术在制造系统中的应用，信息技术的重要性日益增强，其与制造技术的发展逐渐密不可分。决定产品成本的主要因素由传统物理意义上的物质成本逐渐衍变成产品制造过程中的信息投入，信息技术使现代制造的技术含量提高，使传统制造技术发生质的变化。信息技术的发展进一步促进了整个产业结构链的解体和整合，并在长远角度促进着设计技术的现代化，加工制造的精密化、快速化，整个制造过程的网络化、全球化。

基于这些因素，多种有关先进制造技术的新思想、新概念相继诞生。虚拟制造就是其中之一，它代表了一种全新的制造体系和模式。虚拟制造是指通过对制造知识进行系统化组织与分析，对整个制造过程建模，在计算机上进行设计评估和制造活动仿真．它强调通过用虚拟制造模型对制造全过程进行描述，在实际的物理制造之前就具有了对产品性能及其可制造性的预测能力．

虚拟制造技术不仅仅是单学科的简单应用，而是以计算机科学为依托的跨学科，多平台的立体制造“艺术”，在整个虚拟过程中，完成的都是对模型的实验和开发，并对此模型进行评估和仿真，使整个制造过程脱离了物理手工作业的轨道，令人类的制造工艺提升到一个全新的平台。而虚拟制造过程中得到的数据模型，也为未来产品的更新以及新产品的研发提供宝贵的数据资料。

随着市场信息化产业化的发展，虚拟制造技术水平也不断提高，当前，虚拟制造过程可分为虚拟模型的建立，具有物理属性的虚拟模型的建立，分布式虚拟现实关键技术。而虚拟模型的建立就是整个虚拟制造过程的重中之重。可细分为基于微机的虚拟环境体系结构，基于几何建模和图像相结合的建模方法和相关算法，基于图像的虚拟现实关键技术。无论何种虚拟模型建立方法。都是将传统物理建模方式信息化的过程。

虚拟制造在工业发达国家已得到了不同程度的研究和应用，但在我国，由于起步较晚，以及支柱学科发展的滞后等原因，在虚拟制造上落后于世界先进国家。特别是关键技术虚拟模型的建立，以远远落于人后，这中间，应用人才短缺，跨学科技术整合不力都是重要原因。因此，国家制造工业信息化，虚拟制造技术发展任重而道远。

我国要更好更快的发展虚拟制造技术，就必须采取措施为其发展提供各种便利。首先，各级主管部门要高度重视，为采用虚拟制造技术的高科技产业提供政策优惠和导向性支持。逐步淘汰落后的占用资源过多的传统产业，使市场重心转向技术密集型企业。

其次，选派各类人才对国外先进技术进行研究，吸取国际上有关技术成熟经验，在适合我国国情的情况下大胆创新，为我所用，提升我国现有虚拟技术，加快信息化制造水平。

同时，在各大学府开设以虚拟制造为中心的研究课程，培养高素质专业人才。建立良好的人才梯队，是保证此项目可持续发展的基石。企业与学校形成合作关系，使人才培养有的放矢，发展方向清晰明确。

虚拟制造技术的定义范文

虚拟制造系统是各种制造功能的虚拟化集成，从技术上来看，其关键内容主要包括以下几点。

1.1虚拟环境下的产品主模型技术

主模型作为一个核心而存在，是连接生产管理、产品设计以及产品制造等各个环节的中心点，并为这些环节服务。主模型作为一个数字产品模型，具有可视性，包括了分布式数据管理系统和统一的数据结构系统，具有自身代表的所有对象的各种特征以及性能，并能同时进行设计分析、制造以及生产组织和调度等等制造生产环节的众多问题。

1.2综合可视化技术

主要包括多媒体技术、虚拟现实技术、计算机可视化技术以及仿真技术；虚拟制造系统和现实制造系统之间的映射，虚拟工厂、虚拟车间、虚拟生产线、虚拟设备、虚拟单元、虚拟传感器以及其他各种虚拟设备的重组性技术和重用性技术；虚拟制造系统的集成开发平台包括的用户开发环境、体系结构以及构件库等；虚拟公司的技术、调度、组织以及控制策略。

1.3基本环境

基本环境是增强可视化以及其它虚拟制造技术的集成系统平台。

1.4信息描述

表达各种各样的信息，包括模型、知识和数据的统一的方法、语法和语义。

1.5中介模型

定义、构造以及开发对过程容易中断介入的模型。

1.6基层集成组织结构

各种软件和硬件的基层组织结构。

1.7仿真模型

在计算机系统中完成设计的真实系统模型。

1.8应用方法

对过程动态性以及产品多样性的共同特征进行抽象提取。

1.9制造特征

虚拟制造环境中各种材料的变化过程。

1.10虚拟制造系统评价

经济性、可靠性、工艺性、可制造性、工期、质量等等。

2计算机虚拟制造技术在制造业中的应用

就目前情况来看，计算机虚拟制造技术在现代制造业中的应用领域，主要是在航空航天、军事、汽车行业领域中的应用。例如美国波音飞机公司的777飞机设计，就是计算机虚拟制造技术的应用典范。777飞机的开发周期，从以往的8年，转变为现在的5年，无论是飞机的设计、还是飞机的装机、或者测试，都是在计算机中运用模拟技术完成，从而保证一次性试制成功。在实际中，计算机虚拟技术在制造业中应用较为熟练的有以下几点。

2.1产品的外形设计

在外形设计中运用虚拟现实技术，可以实现复杂的造型设计，其参数也可以根据实际问题进行随时的修改和评测。因此，它一般直接用于加工、仿真和装配。

2.2产品的布局设计

产品的布局设计较为复杂，但是通过虚拟现实技术，可以实现直观性设计，从而避免潜在的不合理问题以及其他干涉。

2.3产品的运动和动力学仿真产品在设计的过程中，必须正确解决运动构件在工作时的所产生的运动协调关系，并完成运动范围的设计，以及潜在的运动干涉检查，还有产品动力学性能、刚度、强度等。

2.4热加工工艺模拟

利用物理模拟和数值模拟方法，对金属材料的热成形过程以及材料成形的过程在计算机上进行仿真动态模拟，预测在不同条件下成形的材料的性能、组织和质量，进而实现热成形件的性能与质量的整体优化设计。

2.5加工过程仿真

产品设计的加工方法、可加工性、合理性，工艺参数与机床的选用，加工过程中可能会出现的产品加工缺陷等等问题，都需要进行分析、仿真、处理。

2.6产品装配仿真

机械产品的可装配性以及配合性是设计人员常会犯错误的地方，由于虚拟制造技术可以在产品的设计阶段就实现产品的装配，因此可以发现装配存在的问题并进行修改，从而保证设计的科学和准确。

2.7虚拟样机与产品工作性能评测

在虚拟制造中，产品的使用情况也可以进行模拟，因此可以及时发现,存在的问题，并进行修改，以提高产品的一次性试验成功率。

3结束语

虚拟制造技术的定义范文

关键词：虚拟制造；机械；实验平台

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）05-0273-02

0引言

机械类课程设置实践环节，由于其实践性比较强，实验教学多，可以很大程度的提高学生的动手能力和工程意识。过去的实验都是首先准备好实验设备，然后由学生按照操作完成实验内容，且大多是在实验室中进行的。辽宁石油化工大学机制专业开设了机械制造技术基础以及机械CAD/CAM等课程，从不同角度向学生介绍传统制造以及现代制造技术知识。目前存在的问题是缺乏先进制造技术配套的实验环节，授课局限于黑板教学。由于现代制造装备种类繁多，范围广泛，尤其如模具、夹具等形状复杂、涉及大量空间曲面的研究，从设计到加工乃至装配的各个环节如果没有较为直观、先进的教学手段，很难取得好的教学效果。另一方面，鉴于模具、夹具等种类的多样性、时变性，这一问题不可能通过购置或制作一批模具实物作为实验手段予以解决。通过建立虚拟制造装备实验平台可以有效的解决在教学中可能会遇到的一些问题，比如实验场地不足、设备陈旧、消耗原材料和刀具等问题，更有利于学生自主学习和创新能力的培养，同时虚拟制造实验平台的设置也能够很大程度上的节约教育成本，因为它不仅可以帮助实现教育资源共享，也有利于精品课程网络化。

1虚拟制造技术研究现状

近年来，有一项新技术开始走进人们的视野，那就是虚拟制造技术，它能够形成一个三维视觉、听觉和触觉环境，用户只要通过系统提供的人机对话工具，就可以实现和虚拟环境中的物体进行交互操作，就好像到了一个真实的环境中，这个平台是以计算机应用为基础，各种先进技术结合起来的产物，比如图像技术、传感器技术、计算机技术、网络技术以及人机对话技术等[1]。其实在过去的很多年里，人们都一直希望打破原有的、呆板的数字化方式，想象着如果我们的信息环境是图文并茂、绘声绘色的，就好像真实生活中的某个场景，如果是这样我们就可以用自己的感觉感官来接受和处理各种信息，并在这个过程中形成自己的认识。正是由于有着这种现实需求，才让原本在1968年就诞生的虚拟现实技术在近几年来越来越受欢迎，甚至被认为是影响未来的主要科技手段之一。虚拟实验室的概念是由美国弗吉尼亚大学的WilliamWolf教授在1989年首次提起的，指一个计算机网络化的虚拟实验室环境。现阶段，虚拟现实技术在教学领域已取得了许多成功的应用。

随着社会经济的持续发展，社会对人才的要求也越来越高，要求各高校必须培养出更多的高素质创新人才。但现有的教育模式是传统的“填鸭式”的教育模式，学生没有学习积极性，高校很难培养出学生的创新意识和创新能力，不能满足现实社会的需求。在这种形势下，虚拟制造实验平台就应运而生了，该平台在过去主要用于机械和电子产品的研制和开发领域，但是现阶段在教育领域也发挥着重要的作用。因为虚拟制造实验平台可以为学生制造一个好像真实场景的虚拟环境，学生们好像身临其境，然后再结合真实现场实训教学，教学效果一定会大大提升。

2虚拟制造实验平台建设意义

利用虚拟技术创建机械制造实验平台将对探索、发展现代机械制造的教育思想、改善实验实训环境、优化教学过程，培养具有创新意识和创新能力的人才产生深远的影响[2]。利用虚拟制造技术创建机械制造实验平台可以解决由于实验场所比较特殊，不能进入的问题，比如一些不可视、不可摸、不可入、有危险性的实验场所，还可以解决一般高校都会存在的设备陈旧的问题。

综合运用多媒体技术、虚拟现实技术和网络技术，避免采用极其昂贵设备的实物仿真方案，能充分发挥虚拟现实技术的集成性、控制性和交互性的特点，以培养具有独创性的综合能力训练内容，使学生在学习过程中学习目的明确，学习兴趣浓厚，通过虚拟制造实验平台提高学生自主创新设计能力，使学生获得基本的创新素质和创新能力[3]。

如果在教学中，采用虚拟制造实验平台，教学效果一定会得到大大的提升，因为通过建设虚拟制造实验平台，学生可以在教学的过程中随时进行虚拟实验，让理论和实践及时的得到同步，学生对所学知识也会更加的深刻。另外学生也可以在虚拟实验室里操作虚拟仪器，不管是仪器的故障检测和维修，还是各种虚拟系统的连接和组装等，都可以在虚拟实验室里进行，并且不会发生仪器的损坏现象，更不会因为场地等原因而受到限制，如果没有得到满意的结果，可以一直进行实验，直到满意为止，最重要的是虚拟实验室不会发生人身事故。

除了上述功能，虚拟制造实验平台还具有更多的功能，比如网络功能，它可以实现远程教育培训，采用宽带方式进行数据的传送，在局域网和互联网上都可以进行双向互动的远程教学功能。并且虚拟制造实验平台还具备答卷保存、自动评分、成绩查询和分析等功能，轻松实现无纸化的考核与测评。

3虚拟制造实验平台建设内容

对现有的教学及实验设备进行综合开发利用，结合辽宁石油化工大学实验中心已有的实验设备，建立虚拟实验平台，运用基于几何建模和图像相结合的建模方法，采用虚物实化、实物虚化、虚实结合、增强现实的方法，可建立基于图像的真实感强的具有物理属性机械产品模型。

3.1虚拟平台系统框架设计本部分包括系统规划、系统数据流过程设计、供求分析、开发手段选择等，开发零部件数据库。项目组设计虚拟制造平台的系统框架，研究系统所需资源及系统开发手段及方法，创建系统虚拟平台所需的零部件库。利用设计软件模拟实际零件模具的制造装配、零件的机械加工过程及产品的拆装过程，建立可实现人机交互的网络精品课程的虚拟加工及装配资源。

3.2虚拟制造实验平台建设本部分包括界面设计、内核设计、通讯设计、各模块设计以及虚拟加工过程设计等。界面设计和实现，包括虚拟制造实验平台的运行界面和软件安装界面的设计和实现；实验平台建立虚拟制造所需的各模块，确定虚拟加工过程的各参数，建立机械加工系统和参数化选择。增加实验平台的互动性和参与性，可以激发学生的学习兴趣，对学生学习过程产生积极的引导作用。

3.3虚拟制造实验平台测试以及评价系统本部分包括平台各种测试、建立典型零件库、与平台的通讯链接和测试、建立配套的评价系统。评价系统具有自动打分功能，包括虚拟实验过程及结果测试在内的综合评价单元；测试项目的内容是可以灵活更改的，教师可以通过终端服务器对项目的内容进行修改。

4虚拟制造实验平台开发研究的实施方法

采用虚拟制造实验平台，可以有效的把虚拟实验和实物实验有机的结合起来，把“理论准备实物实验”模式为“理论准备虚拟实验实物实验拓展创新模式”，形成循序渐进、虚实结合的实验教学模式，按照从理论到实践、从虚拟到实物、从基本实验到综合创新设计实验的渐进过程，逐步培养学生的实践技能和创新能力。

在前期工作基础上，进行调研和论证。认真总结机械制造课程改革的经验和存在的问题，到兄弟院校进行调研，学习其机械制造理论和实践课程的培养模式、培养途径和手段、教学建设和改革等方面的先进经验，学习虚拟实验平台建立的方法及注意事项。以培养和创新能力的培养为内涵建设的主要内容，结合学校人才培养实际，进行广泛论证，完善新形势下应用型创新人才培养模式。

对虚拟制造实验平台进行重点建设，建立虚拟平台系统框架设计，准备虚拟平台的软硬件设施，设置其与虚拟平台连接方式。全面组织实施虚拟制造实验平台的建立，搭建模具虚拟平台和数控虚拟机床；建立虚拟平台所需各典型零件库，采用虚拟现实技术，并通过计算机构建一个与实物同样的3D零件或3D机床，采用Pro/E建模，将各种数控设备和产品进行虚拟化；建立虚拟制造平台的各种测试，建立典型零件库以及与平台的通讯链接和测试。建立配套的评价系统。

5结束语

虚拟制造仿真实验教学手段的应用，其先进性不仅体现在技术手段上，更重要的是关注教学设计理念与教学质量。无疑，虚拟设计与制造等先进的技术改变了教学环境与教学手段，学生可以在仿真的环境下完成实验，教师能够方便地查阅学生的实验情况与评判实验结果。更关键的是教学中设计思想的先进性，虚拟制造仿真实验教学为学生提供各种丰富翔实的教学资源，各取所需，提供开放的实验空间，能真正满足学生自主学习，让学生学在其中，乐在其中，达到良好的教学效果。同时也会提高学生的创新意识，有力地推动地方院校机械专业实验教学内容与实验教学方法的深刻变革。

参考文献：

[1]王会.虚拟设计与制造在机械专业实验教学改革中的应用[J].职业时空，2012，8（6）：117-120.