虛擬製造技術

虛擬製造技術是由多學科先進知識形成的綜合系統技術，是以計算機仿真技術為前提，對設計、製造等生產過程進行統一建模，在產品設計階段，實時地並行地模擬出產品未來製造全過程及其對產品設計的影響，預測產品性能、產品製造成本、產品的製造性，從而更有效、更經濟地靈活地組織製造生產，使工廠和車間的資源得到合理配置，以達到產品的開發週期和成本的最小化，產品設計質量的最優化，生產效率的最高化之目的。

可以在產品的設計階段就模擬出產品及其性能和製造過程，以此來優化產品的設計質量和製造過程，優化生產管理和資源規劃，以達到產品開發週期和成本的最小化，產品設計質量的最優化和生產效率最高化，從而形成企業的市場競爭優勢。

如波音777，其整機設計、部件測試、整機裝配以及各種環境下的試飛均是在計算機上完成的，其開發週期從過去的8年縮短到5年；Chrycler公司與IBM合作開發在虛擬製造環境用於其新型車的研製，在樣車生產之前，即發現其定位系統及其他許多設計有缺陷，從而縮短了研製週期。儘管虛擬製造技術的出現只有短短的幾年時間，虛擬製造的應用將會對未來製造業的發展產生深遠的影響。 ^[2] 

1.提供關鍵的設計和管理決策對生產成本、週期和能力的影響信息，以便正確處理產品性能與製造成本、生產進度和風險之間的平衡，作出正確的決策；

2.提高生產過程開發的效率，可以按照產品的特點優化生產系統的設計；

3.通過生產計劃的仿真，優化資源的利用，縮短生產週期，實現柔性製造和敏捷製造；

4.可以根據用户的要求修改產品設計，及時作出報價和保證交貨期。

在VMT的關鍵技術中，除了上述高性能計算機系統軟硬件設備之外，還包括實時三維圖形系統和虛擬現實交互技術。利用實時三維圖形系統，可以生成有逼真感的圖形，圖像具有三維全綵色、明暗、紋理和陰影等特徵。虛擬現實是一種交互式的先進的計算機顯示技術，雙向對話是它的一種重要工作方式。就虛擬現實交互技術而言，人是主動的，具有參與性，而不再是觀眾，有時甚至還充當主人的角色。

基於當前情況，我國應以企業需求為出發點，大力推廣並行工程、敏捷製造等思想和技術，為虛擬製造技術的實現提供堅實基礎。政府方面。應發揮政府的協調職能，組織企業和科研部門進行多方面、多層次的合作，加強科研成果的應用推廣，組織多學科、跨地區的科研力量共同攻關，從宏觀上加強對虛擬製造技術的指導，儘早制定出符合我國國情的發展計劃。企業方面，應根據企業實際需求。解決實際問題，力爭儘快創造效益，以形成良性循環，促進研究工作的進一步開展。充分利用信息技術、網絡技術、計算機技術對現實研究活動中的人、物、信息及研究過程進行全面的集成，通過協同工作縮短科研週期，增強科技成果的競爭力。

1．虛擬企業。虛擬企業建立的一個重要原因是，各企業本身無法單獨滿足市場需求，迎接市場挑戰。因此，為了快速響應市場的需求，圍繞新產品開發，利用不同地域的現有資源、不同的企業或不同地點的工廠，重新組織一個新公司。該公司在運行之前，必須分析組合是否最優，能否協調運行，並對投產後的風險、利益分配等進行評估。這種聯作公司稱為虛擬公司，或者叫動態聯盟，是一種虛擬企業，它是具有集成性和實效性兩大特點的經濟實體。

在面對多變的市場需求時，虛擬企業具有加快新產品開發速度、提高產品質量、降低生產成本、快速響應用户需求、縮短產品生產週期等優點。因此，虛擬企業是快速響應市場需求的部隊，能在商戰中為企業把握機遇。

2．虛擬產品設計。飛機、汽車的設計過程中，會遇到一系列問題，如：其形狀是否符合空氣動力學原理，內部結構佈局是否合理，等等。在複雜管道系統設計中，採用虛擬技術，設計者可以“進入其中”進行管道佈置，並可檢查能否發生干涉。美國波音公司投資上億美元研製波音噴氣式客機，僅用一年多時間就完成了研製，一次試飛成功，投入運營。波音公司分散在世界各地的技術人員可以從客機數以萬計的零部件中調出任何一種在計算機上觀察、研究、討論，所有零部件均是三維實體模型。可見虛擬產品設計給企業帶來的效益。

3．虛擬產品製造。應用計算機仿真技術，對零件的加工方法、工序順序、工裝和工藝參數的選用以及加工工藝性、裝配工藝性等均可建模仿真，可以提前發現加工缺陷，提前發現裝配時出現的問題，從而能夠優化製造過程，提高加工效率。

4．虛擬生產過程。產品生產過程的合理制定，人力資源、製造資源、物料庫存、生產調度、生產系統的規劃設計等，均可通過計算機仿真進行優化；同時還可對生產系統進行可靠性分析。對生產過程的資金和產品市場進行分析預測。從而對人力資源、製造資源進行合理配置，對縮短產品生產週期、降低成本意義重大。 ^[3]