虛擬制造技術(shù)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(cè)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(chǎn)品全生命周期的各種技術(shù)方案和技術(shù)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(shù)虛擬制造技術(shù)(VirtualManufacturingTechnology，VMT)是由多學科先進知識形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)，是以計算機支持的仿真技術(shù)為前提，對設計、制造等生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一建模，在產(chǎn)品設計階段，實時地并行地模擬出產(chǎn)品未來制造全過程及其對產(chǎn)品設計的影響，預測產(chǎn)品性能、產(chǎn)品制造成本、產(chǎn)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(chǎn)，使工廠和車間的資源得到合理配置，以達到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本的最小化，產(chǎn)品設計質(zhì)量的最優(yōu)化，生產(chǎn)效率的最高化之目的。虛擬制造技術(shù)虛擬制造技術(shù)(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(shù)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(chǎn)的產(chǎn)品是可視的虛擬產(chǎn)品，是一個數(shù)字化產(chǎn)品，它具有真實產(chǎn)品所必須具有的特征，并具有動態(tài)結(jié)構(gòu)及決策、控制、調(diào)度、管理等四個機制。VMT和VMS涉及到整個產(chǎn)品開發(fā)和制造過程的方方面面，對于產(chǎn)品來說，涉及到整個產(chǎn)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(zhì)表現(xiàn)，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在計算機上群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產(chǎn)品的設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗，以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)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(zhì)過程，是一種通過計算機虛擬模型來模擬和預估產(chǎn)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(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品的開發(fā)時間，提高質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)品開發(fā)以快捷、優(yōu)質(zhì)、低耗響應市場變化。(3)產(chǎn)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(chǎn)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(shù)人員客戶虛擬產(chǎn)品實際信息系統(tǒng)樣機需求工人工廠RPS實際產(chǎn)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(shù)的分類設計為核心優(yōu)化產(chǎn)品設計、工藝設計加工方案評價生產(chǎn)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(chǎn)品概念設計CAD/CAMM1M2M3M4供設計者參考的制造信息虛擬產(chǎn)品原型成本估算新產(chǎn)品模型、工藝、制造信息虛擬生產(chǎn)計劃質(zhì)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(shù)的分類設計為核心優(yōu)化產(chǎn)品設計、生產(chǎn)為核心優(yōu)化資源8虛擬制造的技術(shù)體系虛擬制造的技術(shù)體系9相關(guān)技術(shù)相關(guān)技術(shù)10虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)虛擬設計與裝配技術(shù)

虛擬實驗技術(shù)虛擬生產(chǎn)技術(shù)

虛擬產(chǎn)品實現(xiàn)技術(shù)虛擬檢測與評價技術(shù)虛擬紋理分析技術(shù)虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)虛擬設計與裝配技術(shù)虛擬實驗技術(shù)11虛擬制造的體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）實際制造過程技術(shù)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(zhì)量規(guī)劃虛擬生產(chǎn)平臺虛擬布局虛擬實際生產(chǎn)環(huán)境虛擬生產(chǎn)動態(tài)過程優(yōu)化生產(chǎn)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(diào)度虛擬產(chǎn)品生產(chǎn)過程優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)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(diào)度虛擬制造的體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）實技術(shù)人員和用戶數(shù)字12虛擬制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)虛擬制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)13與其他先進制造技術(shù)的關(guān)系與其他先進制造技術(shù)的關(guān)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(chǎn)權(quán)的CT掃描機東軟集團有限公司我國第一臺具有知識產(chǎn)權(quán)的CT掃描機16兩頭在內(nèi)，中間在外兩頭，產(chǎn)品研發(fā)設計為一頭，組裝調(diào)試，銷售為一頭中間，零部件制造方面兩頭在內(nèi)，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(shù)21虛擬制造技術(shù)22虛擬制造技術(shù)23虛擬制造技術(shù)24虛擬制造技術(shù)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(cè)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(chǎn)品全生命周期的各種技術(shù)方案和技術(shù)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(shù)虛擬制造技術(shù)(VirtualManufacturingTechnology，VMT)是由多學科先進知識形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)，是以計算機支持的仿真技術(shù)為前提，對設計、制造等生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一建模，在產(chǎn)品設計階段，實時地并行地模擬出產(chǎn)品未來制造全過程及其對產(chǎn)品設計的影響，預測產(chǎn)品性能、產(chǎn)品制造成本、產(chǎn)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(chǎn)，使工廠和車間的資源得到合理配置，以達到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本的最小化，產(chǎn)品設計質(zhì)量的最優(yōu)化，生產(chǎn)效率的最高化之目的。虛擬制造技術(shù)虛擬制造技術(shù)(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(shù)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(chǎn)的產(chǎn)品是可視的虛擬產(chǎn)品，是一個數(shù)字化產(chǎn)品，它具有真實產(chǎn)品所必須具有的特征，并具有動態(tài)結(jié)構(gòu)及決策、控制、調(diào)度、管理等四個機制。VMT和VMS涉及到整個產(chǎn)品開發(fā)和制造過程的方方面面，對于產(chǎn)品來說，涉及到整個產(chǎn)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(zhì)表現(xiàn)，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在計算機上群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產(chǎn)品的設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗，以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)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(zhì)過程，是一種通過計算機虛擬模型來模擬和預估產(chǎn)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(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品的開發(fā)時間，提高質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)品開發(fā)以快捷、優(yōu)質(zhì)、低耗響應市場變化。(3)產(chǎn)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(chǎn)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(shù)人員客戶虛擬產(chǎn)品實際信息系統(tǒng)樣機需求工人工廠RPS實際產(chǎn)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(shù)的分類設計為核心優(yōu)化產(chǎn)品設計、工藝設計加工方案評價生產(chǎn)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(chǎn)品概念設計CAD/CAMM1M2M3M4供設計者參考的制造信息虛擬產(chǎn)品原型成本估算新產(chǎn)品模型、工藝、制造信息虛擬生產(chǎn)計劃質(zhì)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(shù)的分類設計為核心優(yōu)化產(chǎn)品設計、生產(chǎn)為核心優(yōu)化資源35虛擬制造的技術(shù)體系虛擬制造的技術(shù)體系36相關(guān)技術(shù)相關(guān)技術(shù)37虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)虛擬設計與裝配技術(shù)

虛擬實驗技術(shù)虛擬生產(chǎn)技術(shù)

虛擬產(chǎn)品實現(xiàn)技術(shù)虛擬檢測與評價技術(shù)虛擬紋理分析技術(shù)虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)虛擬設計與裝配技術(shù)虛擬實驗技術(shù)38虛擬制造的體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）實際制造過程技術(shù)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(zhì)量規(guī)劃虛擬生產(chǎn)平臺虛擬布局虛擬實際生產(chǎn)環(huán)境虛擬生產(chǎn)動態(tài)過程優(yōu)化生產(chǎn)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(diào)度虛擬產(chǎn)品生產(chǎn)過程優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)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(diào)度虛擬制造的體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）實技術(shù)人員和用戶數(shù)字39虛擬制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)虛擬制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)40與其他先進制造技術(shù)的關(guān)系與其他先進制造技術(shù)的關(guān)系41經(jīng)典案例之波音777經(jīng)典案例之波音77742東