虛擬制造技術課件

虛擬制造虛擬制造1虛擬制造的綜合定義：

一個在計算機網(wǎng)絡及虛擬現(xiàn)實環(huán)境中完成的，利用制造系統(tǒng)各層次及不同側面的數(shù)學模型，對包括設計、制造、管理和銷售等各個環(huán)節(jié)的產品全生命周期的各種技術方案和技術策略進行評估和優(yōu)化的綜合過程。虛擬制造的綜合定義：

一個在計算機網(wǎng)絡及虛擬現(xiàn)實環(huán)境2虛擬制造技術虛擬制造技術(VirtualManufacturingTechnology，VMT)是由多學科先進知識形成的綜合系統(tǒng)技術，是以計算機支持的仿真技術為前提，對設計、制造等生產過程進行統(tǒng)一建模，在產品設計階段，實時地并行地模擬出產品未來制造全過程及其對產品設計的影響，預測產品性能、產品制造成本、產品的可制造性，從而更有效、更經(jīng)濟地靈活地組織制造生產，使工廠和車間的資源得到合理配置，以達到產品的開發(fā)周期和成本的最小化，產品設計質量的最優(yōu)化，生產效率的最高化之目的。虛擬制造技術虛擬制造技術(VirtualManuf3虛擬制造系統(tǒng)虛擬制造系統(tǒng)(VirtualManufacturingSystem，VMS)是基于虛擬制造技術實現(xiàn)的制造系統(tǒng)，是現(xiàn)實制造系統(tǒng)RMS（RealManufacturingSystem）在虛擬環(huán)境下的映射。VMS生產的產品是可視的虛擬產品，是一個數(shù)字化產品，它具有真實產品所必須具有的特征，并具有動態(tài)結構及決策、控制、調度、管理等四個機制。VMT和VMS涉及到整個產品開發(fā)和制造過程的方方面面，對于產品來說，涉及到整個產品生命周期的各個方面，對于制造過程來說，涉及到整個工廠的各個方面。虛擬制造系統(tǒng)虛擬制造系統(tǒng)(VirtualManu4虛擬制造的特點

(1)虛擬制造是實際制造過程在計算機上的映射和本質表現(xiàn)，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術，在計算機上群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產品的設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質量檢驗，以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產品制造的本質過程，以增強制造過程各進程的決策與控制能力。

(2)虛擬制造雖然不是實際的制造，但卻實現(xiàn)實際制造的本質過程，是一種通過計算機虛擬模型來模擬和預估產品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問題，提高人們的預測和決策水平，使得制造技術走出主要依賴于經(jīng)驗的狹小天地，發(fā)展到了全方位預報的新階段。虛擬制造的特點

(1)虛擬制造是實際制造過程在計算機上的映5

(3)產品設計與制造是在虛擬環(huán)境下進行的，在計算機上進行產品設計、制造、測試，甚至設計人員或用戶可“進入”虛擬的制造環(huán)境檢驗其設計、加工、裝配和操作，而不依賴于傳統(tǒng)的原型樣機的反復修改；還可將已開發(fā)的產品(部件)存放在計算機里，不但大大節(jié)省倉儲費用，更能根據(jù)用戶需求或市場變化快速改變設計，大幅度壓縮新產品的開發(fā)時間，提高質量，降低成本。

(4)可使分布在不同地點、不同部門的不同專業(yè)人員在同一個產品模型上協(xié)同工作，相互交流，信息共享，減少大量的文檔生成及其傳遞的時間和誤差，從而使產品開發(fā)以快捷、優(yōu)質、低耗響應市場變化。(3)產品設計與制造是在虛擬環(huán)境下進行的，在計算機上進行產6虛擬制造與實際制造虛擬制造系統(tǒng)實際制造系統(tǒng)計算機仿真虛擬現(xiàn)實基于網(wǎng)絡的VPS虛擬信息系統(tǒng)確認和驗證技術人員客戶虛擬產品實際信息系統(tǒng)樣機需求工人工廠RPS實際產品抽象與綜合虛擬制造與實際制造虛擬制造系統(tǒng)實際制造系統(tǒng)計算機仿真基于網(wǎng)絡7虛擬制造技術的分類設計為核心優(yōu)化產品設計、工藝設計加工方案評價生產為核心優(yōu)化資源選擇評價工藝驗證新工藝控制為核心優(yōu)化車間控制優(yōu)化制造過程產品概念設計CAD/CAMM1M2M3M4供設計者參考的制造信息虛擬產品原型成本估算新產品模型、工藝、制造信息虛擬生產計劃質量評估新工藝及對應信息、如成本車間機床及控制系統(tǒng)工廠資源（人、設備）M1：已有的模型和工藝M2：日程模型、邏輯模型M3：過程模型M4：成品模型參數(shù)虛擬制造技術的分類設計為核心優(yōu)化產品設計、生產為核心優(yōu)化資源8虛擬制造的技術體系虛擬制造的技術體系9相關技術相關技術10虛擬制造的關鍵技術關鍵技術虛擬設計與裝配技術

虛擬實驗技術虛擬生產技術

虛擬產品實現(xiàn)技術虛擬檢測與評價技術虛擬紋理分析技術虛擬制造的關鍵技術關鍵技術虛擬設計與裝配技術虛擬實驗技術11虛擬制造的體系結構產品數(shù)據(jù)管理（PDM）實際制造過程技術人員和用戶數(shù)字化模型計算機仿真、虛擬現(xiàn)實虛擬開發(fā)平臺虛擬設計

有限元分析運動學分析動力學分析虛擬加工

工藝過程優(yōu)化工具設計優(yōu)化單元工藝優(yōu)化加工過程分析虛擬裝配

裝配工藝規(guī)劃裝配路線規(guī)劃裝配分配規(guī)劃裝配質量規(guī)劃虛擬生產平臺虛擬布局虛擬實際生產環(huán)境虛擬生產動態(tài)過程優(yōu)化生產環(huán)境布局虛擬設備虛擬集成支撐環(huán)境優(yōu)化集成方案虛擬調度虛擬產品生產過程優(yōu)化生產調度方案虛擬企業(yè)平臺協(xié)同工作環(huán)境

支持異地設計、裝配、測試的環(huán)境。虛擬企業(yè)動態(tài)組合

系統(tǒng)集成

任務調度虛擬制造的體系結構產品數(shù)據(jù)管理（PDM）實技術人員和用戶數(shù)字12虛擬制造系統(tǒng)的體系結構虛擬制造系統(tǒng)的體系結構13與其他先進制造技術的關系與其他先進制造技術的關系14經(jīng)典案例之波音777經(jīng)典案例之波音77715東軟集團有限公司我國第一臺具有知識產權的CT掃描機東軟集團有限公司我國第一臺具有知識產權的CT掃描機16兩頭在內，中間在外兩頭，產品研發(fā)設計為一頭，組裝調試，銷售為一頭中間，零部件制造方面兩頭在內，中間在外17汽車工業(yè)方面福特汽車公司的數(shù)字原型件汽車工業(yè)方面福特汽車公司的數(shù)字原型件18汽車加工仿真汽車加工仿真19奧迪R8奧迪R820虛擬制造技術21虛擬制造技術22虛擬制造技術23虛擬制造技術24虛擬制造技術25虛擬教育虛擬教育26虛擬培訓虛擬培訓27虛擬制造虛擬制造28虛擬制造的綜合定義：

一個在計算機網(wǎng)絡及虛擬現(xiàn)實環(huán)境中完成的，利用制造系統(tǒng)各層次及不同側面的數(shù)學模型，對包括設計、制造、管理和銷售等各個環(huán)節(jié)的產品全生命周期的各種技術方案和技術策略進行評估和優(yōu)化的綜合過程。虛擬制造的綜合定義：

一個在計算機網(wǎng)絡及虛擬現(xiàn)實環(huán)境29虛擬制造技術虛擬制造技術(VirtualManufacturingTechnology，VMT)是由多學科先進知識形成的綜合系統(tǒng)技術，是以計算機支持的仿真技術為前提，對設計、制造等生產過程進行統(tǒng)一建模，在產品設計階段，實時地并行地模擬出產品未來制造全過程及其對產品設計的影響，預測產品性能、產品制造成本、產品的可制造性，從而更有效、更經(jīng)濟地靈活地組織制造生產，使工廠和車間的資源得到合理配置，以達到產品的開發(fā)周期和成本的最小化，產品設計質量的最優(yōu)化，生產效率的最高化之目的。虛擬制造技術虛擬制造技術(VirtualManuf30虛擬制造系統(tǒng)虛擬制造系統(tǒng)(VirtualManufacturingSystem，VMS)是基于虛擬制造技術實現(xiàn)的制造系統(tǒng)，是現(xiàn)實制造系統(tǒng)RMS（RealManufacturingSystem）在虛擬環(huán)境下的映射。VMS生產的產品是可視的虛擬產品，是一個數(shù)字化產品，它具有真實產品所必須具有的特征，并具有動態(tài)結構及決策、控制、調度、管理等四個機制。VMT和VMS涉及到整個產品開發(fā)和制造過程的方方面面，對于產品來說，涉及到整個產品生命周期的各個方面，對于制造過程來說，涉及到整個工廠的各個方面。虛擬制造系統(tǒng)虛擬制造系統(tǒng)(VirtualManu31虛擬制造的特點

(1)虛擬制造是實際制造過程在計算機上的映射和本質表現(xiàn)，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術，在計算機上群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產品的設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質量檢驗，以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產品制造的本質過程，以增強制造過程各進程的決策與控制能力。

(2)虛擬制造雖然不是實際的制造，但卻實現(xiàn)實際制造的本質過程，是一種通過計算機虛擬模型來模擬和預估產品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問題，提高人們的預測和決策水平，使得制造技術走出主要依賴于經(jīng)驗的狹小天地，發(fā)展到了全方位預報的新階段。虛擬制造的特點

(1)虛擬制造是實際制造過程在計算機上的映32

(3)產品設計與制造是在虛擬環(huán)境下進行的，在計算機上進行產品設計、制造、測試，甚至設計人員或用戶可“進入”虛擬的制造環(huán)境檢驗其設計、加工、裝配和操作，而不依賴于傳統(tǒng)的原型樣機的反復修改；還可將已開發(fā)的產品(部件)存放在計算機里，不但大大節(jié)省倉儲費用，更能根據(jù)用戶需求或市場變化快速改變設計，大幅度壓縮新產品的開發(fā)時間，提高質量，降低成本。

(4)可使分布在不同地點、不同部門的不同專業(yè)人員在同一個產品模型上協(xié)同工作，相互交流，信息共享，減少大量的文檔生成及其傳遞的時間和誤差，從而使產品開發(fā)以快捷、優(yōu)質、低耗響應市場變化。(3)產品設計與制造是在虛擬環(huán)境下進行的，在計算機上進行產33虛擬制造與實際制造虛擬制造系統(tǒng)實際制造系統(tǒng)計算機仿真虛擬現(xiàn)實基于網(wǎng)絡的VPS虛擬信息系統(tǒng)確認和驗證技術人員客戶虛擬產品實際信息系統(tǒng)樣機需求工人工廠RPS實際產品抽象與綜合虛擬制造與實際制造虛擬制造系統(tǒng)實際制造系統(tǒng)計算機仿真基于網(wǎng)絡34虛擬制造技術的分類設計為核心優(yōu)化產品設計、工藝設計加工方案評價生產為核心優(yōu)化資源選擇評價工藝驗證新工藝控制為核心優(yōu)化車間控制優(yōu)化制造過程產品概念設計CAD/CAMM1M2M3M4供設計者參考的制造信息虛擬產品原型成本估算新產品模型、工藝、制造信息虛擬生產計劃質量評估新工藝及對應信息、如成本車間機床及控制系統(tǒng)工廠資源（人、設備）M1：已有的模型和工藝M2：日程模型、邏輯模型M3：過程模型M4：成品模型參數(shù)虛擬制造技術的分類設計為核心優(yōu)化產品設計、生產為核心優(yōu)化資源35虛擬制造的技術體系虛擬制造的技術體系36相關技術相關技術37虛擬制造的關鍵技術關鍵技術虛擬設計與裝配技術

虛擬實驗技術虛擬生產技術

虛擬產品實現(xiàn)技術虛擬檢測與評價技術虛擬紋理分析技術虛擬制造的關鍵技術關鍵技術虛擬設計與裝配技術虛擬實驗技術38虛擬制造的體系結構產品數(shù)據(jù)管理（PDM）實際制造過程技術人員和用戶數(shù)字化模型計算機仿真、虛擬現(xiàn)實虛擬開發(fā)平臺虛擬設計

有限元分析運動學分析動力學分析虛擬加工

工藝過程優(yōu)化工具設計優(yōu)化單元工藝優(yōu)化加工過程分析虛擬裝配

裝配工藝規(guī)劃裝配路線規(guī)劃裝配分配規(guī)劃裝配質量規(guī)劃虛擬生產平臺虛擬布局虛擬實際生產環(huán)境虛擬生產動態(tài)過程優(yōu)化生產環(huán)境布局虛擬設備虛擬集成支撐環(huán)境優(yōu)化集成方案虛擬調度虛擬產品生產過程優(yōu)化生產調度方案虛擬企業(yè)平臺協(xié)同工作環(huán)境

支持異地設計、裝配、測試的環(huán)境。虛擬企業(yè)動態(tài)組合

系統(tǒng)集成

任務調度虛擬制造的體系結構產品數(shù)據(jù)管理（PDM）實技術人員和用戶數(shù)字39虛擬制造系統(tǒng)的體系結構虛擬制造系統(tǒng)的體系結構40與其他先進制造技術的關系與其他先進制造技術的關系41經(jīng)典案例之波音777經(jīng)典案例之波音77742東