虚拟制造技术在我国的发展现状及策略研究

虚拟制造 (Virtual Manufacture)出现于上世纪90年代，是以计算机软硬件技术及网络技术的迅速发展为基础的一种全新的制造体系和模式。作为一种先进的制造模式．虚拟制造的应用范围必然会不断扩大．给更多的企业带来更大的收益。

虚拟制造的基本原理

所谓“虚拟”，是相对于实物产品的实际制造系统而言，强调的是制造系统运行过程的计算机化。虚拟制造涉及到多个学科领域，是对制造过程中的各个环节，包括产品的设计、加工、装配，乃至企业的生产组织管理与调度进行统一建模，形成一个可运行的虚拟制造环境。虚拟制造是数字化形式的广义制造系统，不仅包括了产品的设计加工、装配，还包含了对企业生产活动的组织与控制，是对实际制造过程的动态模拟。其企业管理模式基于Intranet或Internet，整个制造活动具有高度的并行性。

虚拟制造可分为三类：以设计为中心的虚拟制造，以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造。以设计为中心的虚拟制造强调以统一的制造信息模型为基础，对数字化产品模型进行仿真与分析、优化，以获得对产品的设计评估与性能预测结果。以生产为中心的虚拟制造是在企业资源的约束条件下，对不同的加工过程及组合进行优化，通过提供精确的生产成本信息对生产计划与调度进行合理化决策。以控制为中心的虚拟制造是将仿真技术引入控制模型，提供模拟实际生产过程的虚拟环境，使企业在考虑车间控制行为的基础上对制造过程进行优化控制。

虚拟制造技术的发展现状

虚拟制造在工业发达国家，如美国、德国、日本等已得到了不同程度的研究和应用，美国处于国际研究的前沿。1983年美国国家标准局提出了“虚拟制造单元”的报告；1993年爱荷华大学的报告“制造技术的虚拟环境”中提出了建立支持虚拟制造的环境；1995年美国标准与技术研究所的报告“国家先进制造实验台的概念设计计划”，强调了分散的，多节点的分散虚拟制造(DVM)，即虚拟企业的概念。美国已经从虚拟制造的环境和虚拟现实技术信息系统仿真和控制、虚拟企业等方面进行了系统的研究和开发，多数单元技术已经进入实验和完善的阶段。

我国在虚拟制造技术方面的研究只是刚刚起步，其研究也多数是在原先的CAD/CAE/CAM和仿真技术等基础上进行的，目前主要集中在虚拟制造技术的理论研究和实施技术准备阶段。系统的研究尚处于国外虚拟制造技术的消化和与国内环境的结合上。当前我国虚拟制造应用的重点研究方向是基于我国国情的产品三维虚拟设计、加工过程仿真和产品装配仿真，主要是研究生成可信度高的虚拟样机，在产品设计阶段能够以较高的置信度预测所设计产品的最终性能和可制造性。我国在虚拟现实技术、建模技术，仿真技术、信息技术、应用网络技术等单元技术等方面的研究都很活跃，但研究的进展和研究的深度还属于初期阶段与国际的研究水平尚有很大的差距，多集中于高等院校和少量的研究院所，没有形成产业化。

虚拟制造技术在我国的发展策略

1.制约我国虚拟制造技术发展的因素

在市场竞争的推动下，先进制造技术发展十分迅速，但是虚拟制造技术并非仅限于纯技术范围，它是对传统制造方式的全面变革，会带来企业组织结构、管理方式等多方面的变革。从我国目前的情况看企业科研经费紧缺、科研力量分散，人才流失严重等都制约着我国虚拟制造业的发展。

2.虚拟制造技术在我国的发展策略

基于当前情况，我国应以企业需求为出发点，大力推广并行工程，敏捷制造等思想和技术，为虚拟制造技术的实现提供坚实的基础。政府方面，应发挥政府的协调职能，组织企业和科研部门进行多方面、多层次的合作，加强科研成果的应用推广，组织多学科、跨地区的科研力量共同攻关，从宏观上加强对虚拟制造技术的指导，尽早制定出符合我国国情的发展计划。企业方面，应根据企业实际需求，解决实际问题，力争尽快创造效益，以形威良性循环，促进研究工作的进一步开展。充分利用信息技术、网络技术，计算机技术对现实研究活动中的人、物，信息及研究过程进行全面的集成，通过协同工作缩短科研周期，增强科技成果的竞争力。

3.虚拟制造技术在我国的应用方法

企业要实现虚拟制造，应分阶段逐步进行，而不能随意超越。首先，要建立企业网和工程数据库初步实现CAD、CAPP、CAM功能；第二，进行信息集成，推行PDM技术，特征建模技术，形成CAD、CAPP、CAM的集成系统；第三，在设计、工艺、制造部门建立统一的产品模型。初步实现并行工程，进一步将MIS、MRPII与CAD/CAM系统进行集成，实现整个企业内部的信息集成，全面实现并行工程；第四，在上述工作的基础上，对企业内的生产、经营等多方面的活动进行建模、仿真，实现虚拟制造。

总结

综上所述，发展我国虚拟制造技术应以企业的需求为动力，通过政府协调，积极开展成组技术，准时化生产技术及并行工程的研究与应用，利用工业工程思想和分布式网络化研究，组织各地区的科研力量集中突破与虚拟制造技术密切相关技术，为虚拟制造功能的实现提供有力支撑。

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