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先进制造技术
题目:虚拟制造技术及应用
姓名:
学号:专业:机械工程
日期:2014年01月
虚拟制造技术及应用
摘要: 阐述了虚拟制造技术的定义、特点及种类,在此基础上对虚拟建模技术进行了详细的分析,并对虚拟制造的应用和前景进行了探讨。
关键词: 虚拟制造;虚拟现实;仿真
制造业为了在竞争激烈的全球市场求得生存与发展,必须能够更好地满足市场所提出的T、Q、C、S要求,即要以最短的产品开发周期(Time),最优质的产品质量(Quality),最低廉的制造成本(Cost)和最好的技术支持与售后服务(Service)来赢得市场与用户。面对不可预测、持续发展、快速多变的市场需求,企业的生产活动必须具有高度的柔性。为了提高竞争能力,企业应当能够对市场需求的变化作出快速敏捷的反应,并及时地对自身的生产作出合理的调整与重新规划。计算机软硬件技术及网络技术的迅速发展为实现这一目标提供了强有力的支持。基于这些因素, 20世纪90年代中期有许多新概念、新观点应运而生,虚拟制造(Virtual Manufacture)就是其中之一,它代表了一种全新的制造体系和模式。在虚拟制造中,产品开发是基于数字化的虚拟产品开发方式(Virtual Product Development),以用户的需求为第一驱动,并将用户需求转化为最终产品的各种功能特征。VPD保证了产品开发的效率和质量,提高了企业的快速响应和市场开拓能力。
一虚拟制造技术定义及特点
虚拟现实(Virtual Reality)技术是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实,使人能够凭借直觉作用于计算机从而产生三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟现实技术的虚拟制造(Virtual Manufacturing)技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成,它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。其目的是在产品设计阶段,借助建模与仿真技术及时地、并行地模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响,预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。从而更加有效地、经济地、柔性地组织生产,增强决策与控制水平,有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改,达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。
虚拟制造的研究还处于不断的深入、细化之中,国际上尚没有对其作出一个统一的定义。不同的研究人员从不同角度出发,给出了各具特点的描述,其中有代表性的包括以下几种:
Kimura认为,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。他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。
Lawrence Associates则认为,虚拟制造是一个集成的、综合的可运行制造环境,其目的是提高各个层次的决策与控制。
美国Wright空军实验室则对虚拟制造作出了如下定义:虚拟制造建立在计算机建模、分析和仿真技术的基础之上,它是对这些技术的综合应用。这种综合应用增强了各个层次的设计制造、生产决策与控制能力。
从这些定义可以看出,虚拟制造涉及到多个学科领域,是对这些领域知识的综