虚拟制造技术在现代制造业发展中的地位研究论文

　　一、虚拟制造技术的产生的背景
　　随着经济的全球化和社会的信息化，市场竞争日益激烈，顾客需求日趋多样化。由于制造业产品价值链上的产品设计开发和销售服务环节变得相对重要，现代的制造企业产品的上市速度、产品质量、生产成本和售后服务成为决定企业经营成败的关键，为此产生了许多新的制造技术和制造系统，如柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）等。今天的制造业已经成为同时对物质、信息和知识进行处理的产业。然而，这些系统仍然存在着一些问题，如：系统投资较大、周期较长，系统的效益和风险有效的评估可操作性差；不能确实有效地协调设计与制造各阶段的关系，以寻求企业整体全局最优效益。随着计算机网络和虚拟现实等先进技术的出现，虚拟制造技术应运而生，它的诞生是现代科学技术和生产技术发展的必然结果，是各种现代制造技术与系统发展的必然趋势。
　　二、虚拟制造的内涵
　　1、虚拟制造的定义。虚拟制造是实际制造过程在计算机的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上实现产品开发、制造以及管理与控制等制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。也就是说虚拟制造是对实际制造进行抽象、分析、综合、得到实际产品的全数字化模型，其最终目标是反作用于实际制造过程，用来指导生产实践。
　　虚拟制造技术可以分为三大类：一是以设计为中心的虚拟制造技术；二是以生产为中心的虚拟制造技术；三是以控制为中心的虚拟制造技术。
　　2、虚拟制造的技术特征。虚拟制造与实际制造相比，它具有如下主要特征：
　　（1）高度集成。虚拟制造中产品设计与制造过程是在虚拟的产品数字化模型中进行产品设计、制造、测试等过程，并且在虚拟的制造环境中检验其设计、加工、装配和操作。因此，易于综合运用系统工程知识、并行工程和人机工程等多学科先进技术，实现信息集成、知识集成、串并行交错工作机制集成和人机集成。
　　（2）敏捷灵活。开发的产品（部件）可存放在计算机里，既节省仓储费用，利于产品再次快速改型设计，从而大幅度缩短了生产准备周期，降低了成本，提高了产品从设计、制造到销售全过程的整体性和敏捷性。
　　（3）分布合作。虚拟制造通过Internet可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同一产品模型上同时工作，相互交流，实现资源共享，发挥各自特长，实现异地设计、制造，从而使产品开发以快捷、优质、低耗响应市场变化，将制造业信息化与知识化融为一体。
　　三、虚拟制造技术对发展我制造业的作用
　　1、减少资源浪费，实现绿色制造。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使产品在从设计、制造、包装、运输、使用到报废的整个产品生命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源的使用效率最高。而虚拟制造技术的应用对整个制造工艺来说减少了废弃物，这要比处理工厂已经排放的废弃物大大节省开支，它将成为绿色制造的一部分。
　　2、规避生产要素缺乏、生产成本过高的局面。在实际生产前，在不消耗资源和能量的情况下验证产品方案。在虚拟制造环境下，工程设计人员可以直接对设计出的产品进行各项实验，检查产品各方面的技术性能等，还可以对生产的组织和进度安排进行实验，确立合理的进度表等。这样就可大大降低生产成本，减少新产品开发的投资。
　　3、敏捷转换产品生产，快速满足市场需求。虚拟制造是核心企业按市场需求决定委托加工的任务单，将设计、生产、组装的全部或部分任务外包给其他企业来完戎，而虚拟企业中的成员企业均拥有各自的优势资源、核心技术，是专业程度很高的。企业，容易对产品的某一零部件进行改进和创新，能敏捷地转换不同类型产品的生产，从而快速满足市场需求。
　　4、增强企业柔性和抗市场风险能力。虚拟制造能按市场需求决定委托加工的任务单，当产品的市场需求减少时，可以迅速降低委托加工量，而不用承担生产过剩的风险。显然，这部分风险分散转嫁给了委托加工企业。但由于受委托方往往是专业化的加工企业，对分散转嫁的风险具有较强的应变能力，常能在短时间内改变生产加工产品内容。
　　5、突破中小企业的规模瓶颈。虚拟企业内部交易是一种准市场交易，它比纯市场交易稳定，又比一体化企业内部交易灵活，集合了市场和企业的双重优势。企业通过虚拟制造有效避免或降低了在纯市场、信息不对称条件下寻求生产要素、进行交易的高成本，从而提升了产品在市场中的竞争力。企业突破传统发展模式、扩大规模、跳跃发展成为可能。
　　6、通过分析设计的可制造性，虚拟制造可以提高产品设计质量、减少设计缺陷、优化产品性能。
　　四、结论
　　虚拟制造技术是虚拟现实技术和计算机仿真技术在制造领域的综合发展及应用，它为制造业带来全新的概念。它既是一项先进制造技术又是一种先进制造理念，这项新兴的制造技术为制造业的发展指明了方向，减少了资源浪费，实现了绿色制造，使制造业达到了前所未有的高度集成化与优化，为先进制造技术的进一步发展提供了更广阔的空间，是现代制造业信息化过程中不可逾越的阶段。
　　参考文献：
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　　〔2〕曹岩：虚拟制造的实施研究〔J〕、制造业自动化，1999，6
　　〔3〕肖田：虚拟制造的定义与关曹岩、键技术〔J〕、清华大学学报，1998，10
　　〔4〕孙宇：我国虚拟制造技术发展策略浅析〔J〕、长春师范学院学报（自然科学版），2005，3