虚拟制造技术(数据库)

时间：2022-12-03 16:30:01 | 来源：信息时代

时间：2022-12-03 16:30:01 来源：信息时代

    虚拟制造技术 : 基于虚拟现实性技术,按统一模型对设计和制造等过程进行集成,将产品制造相关的各种过程与技术集成为一个三维、动态并且是仿真过程的实体数字模型。虚拟制造又称拟实制造或屏幕制造。虚拟制造是一个集成的、综合的制造环境,通过运行该环境可以改善制造企业中各个层次的决策和控制。具体地说,虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现,即以计算机支持的仿真技术为前提,对设计、制造等生产过程进行统一建模,在产品设计阶段,实时并行地模拟出产品未来制造全过程及其对产品设计的影响,预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性,从而更有效、更经济灵活地组织制造生产,使制造企业工厂和车间的资源得到合理配置,以达到产品的开发周期和成本的最小化,产品设计质量的最优化,生产效率的最高化之目的。可见,虚拟制造并不是真正的制造过程,它不产生真实产品,基本不消耗材料和能量,而是利用制造对象、制造资源和制造过程的模型来展现“制造”的本质过程。
1.虚拟制造技术与虚拟制造系统
基于虚拟制造技术实现的制造系统称为虚拟制造系统(VMS)。VMS是现实制造系统(real manufacturing system,RMS)在虚拟环节下的映射。VMS生产的产品是可视的数字化虚拟产品,但它具有真实产品所反映的特征,包含动态结构及决策、控制、调度、管理等四个机制。由此可见,VMT是一种软件技术,可以用以填补CAD/CAM技术与生产过程、企业管理之间的技术鸿沟,将企业的生产和管理活动在产品投入生产之前就在计算机屏幕上进行显示和评价,使设计工程师能够预见可能发生的问题和后果。
2.虚拟制造技术的效果
(1)提供关键的设计和管理决策对生产成本、周期和能力的影响信息,以便决策者正确地处理产品性能、制造成本、生产进度和风险之间的平衡关系,作出正确的设计和管理决策。
(2)提高产品的设计质量,减少设计缺陷,从而按照产品的特点优化生产系统的设计,提高生产过程开发的效率。
(3)提高工艺规划和加工过程的合理性,优化制造过程并提高制造质量。
(4)通过生产计划的仿真,优化资源的利用,缩短生产周期并降低生产成本,实现柔性制造和敏捷制造。
(5)提高企业生产的柔性,可以适应用户的特殊要求修改产品设计,及时作出报价和保证交货期,以此快速响应市场变化。
3.虚拟制造系统模式
根据虚拟制造解决所存在问题的关键技术,有下列四种虚拟制造系统模式:
(1) 以设计为中心的虚拟制造:提供设计工程师在虚拟环境下设计产品的设计环境,该环境为虚拟制造提供计算分析、数据库、网络通信、可视化仿真等设备和技术,其开发工具支持面向设计与管理的合作,使产品设计、产品评价和异地协同设计等工作得以并行进行。
(2) 以生产为中心的虚拟制造:其目标是评价产品的可生产性。它是在生产过程模型中溶入仿真技术,对产品生产全过程进行仿真,以得到资源的最佳配置和生产组织、调度的最优方式。
(3) 以控制为中心的虚拟制造:是将仿真加到控制模型和信息处理中,以实现基于仿真的最优控制。它利用计算机软硬件的功能,将传统的各种控制仪表、检测仪表的功能数字化,并可灵活地进行各种功能的组合。
(4) 以加工为中心的虚拟制造:其目标是研究产品的可加工性,即研究产品及其零部件的铸造、焊接、切削的可加工性和可装配性,研究零部件的技术要求与材料、设备资源的匹配,以优化工艺过程。
此外,虚拟制造系统也可以根据仿真对象的不同分为单机型和系统型两种模式; 或根据虚拟制造系统与外界的联系分为封闭式与半封闭式两种模式。
虚拟制造系统的体系结构按不同应用目标和应用环境而各不相同,但一般均由包含建模技术、仿真技术和控制技术等三大主体技术群以及为其提供支撑技术和环境(如计算机软硬件平台、数据库和信息集成软件、企业管理制度和文化等)的技术群组成。由于VMT是一个有机的整体,所以作为主体技术的建模技术、仿真技术和控制技术之间不是相互孤立的,它们之间有大量的信息交换。特别是要在全球范围内实现敏捷制造,创建虚拟公司,建立全球VMS,还要求有信息高速公路的支持。
从虚拟制造概念的提出到迄今为止,虽然只有短短的十几年,但是它已成为世界各国科技界、企业界研究和应用的热点之一。它对制造业发展的影响是革命性的。许多国家都将虚拟制造作为21世纪制造业变革的核心技术,从不同方向开展研究和应用。由于虚拟制造是对已有的CAD/CAM技术、数据库技术、计算机网络技术、环境构造技术、人工智能技术、虚拟现实及可视化技术等进行系统综合的技术,因此企业引入和实现虚拟制造技术也应该是一个渐进的过程,它的首要前提是企业已经掌握CAD/CAM技术并积累了一定的经验,其次是企业已经建立了完善的管理信息系统,基础数据齐全,工时定额和成本核算合理科学,在计算机管理方面具有良好的基础和条件。