淺談虛擬制造技術及發展應用論文
虛擬制造技術是在 CAD／CAM／CAE技術基礎上發展起來的。一方面，CAD／CAM／CAE技術為虛擬制造的實現提供了較為成熟的技術基礎，如建模技術、分析優化技術、制造過程仿真技術 、分析評價技術、設計分析評價技術和產品信息集成 、轉換 、共享技術等。特別是特征建模技術在虛擬制造技術中占有極為重要的地位。另一方面，虛擬制造技術超越了CAD／CAM／CAE技術，CAD／CAM／CAE技術主要考慮產品本身信息的集成與建模，而虛擬制造技術還要考慮加工過程的建模等問題。
1． 虛擬制造技術的基本概念
虛擬制造技術VMT（Virtual Manufacturing Technology）是20世紀80年代后期提出并得到迅速發展的一個新思想。它是以虛擬現實和仿真技術為基礎，對產品的設計、生產過程統一建模，在計算機上對產品從設計、加工和裝配、檢驗、使用等整個生命周期進行模擬和仿真。采用虛擬制造技術，可以在產品的設計階段就模擬出產品及其性能和制造過程，以此來優化產品的設計質量和制造過程，優化生產管理和資源規劃，使產品的開發周期和成本最小化。
2. 虛擬制造技術的主要特點：
2．1 運用信息技術對制造系統的要素進行全面仿真和高度集成
通過產品模型、過程模型和資源模型的組合與匹配來仿真特定制造系統中的設備布置、生產活動 、經營活動等行為， 優化制造系統各要素(人、技術、管理 、環境等)的整體配置．從而確保制造系統的可行性 、合理性 、經濟性和高適應,為先進制造技術的進一步發展提供了更廣大的空間，同時也推動了相關技術的不斷發展和進步。
2．2 人與虛擬制造環境交互的自然化
虛擬制造環境是以人為中心，使研究者能夠沉浸到由模型創建的虛擬環境中去，通過多種感知渠道直接感受不同媒體映射的模型運行信息，并利用人本身的智能進行信息融合，產生綜合映射，從而深刻把握事物的內在實質。人與虛擬制造環境的交互有利于加深人們對生產過程和制造系統的認識和理解，有利于對其進行理論升華，更好地指導實際生產。也有利于對生產人員進行模擬操作訓練、異常工藝的應急處理等，加快企業人才的培養速度。
3 虛擬制造技術的研究內容與關鍵技術
3. 1 虛擬制造技術的研究內容
由于虛擬制造涉及的技術領域極其廣泛，并且許多技術并非虛擬制造所特有，有些技術在其它領域也早有研究和應用，如 CAD／CAM／CAE技術為虛擬制造的實現提供了較為成熟的技術基礎，多媒體遠程通訊 、網絡技術、信息集成 、三維實體建模技術等計算機各項技術的發展，為虛擬制造功能的實現提供了有力支撐。近年來，虛擬制造無論在基礎研究 ，還是技術開發方面都取得了很大的進步，信息集成技術在虛擬制造中也得到了廣泛的應用。但是虛擬制造技術并不是已有各單項技術的簡單組合，而是對制造知識進行系統化組織，對工程對象和制造活動進行全面建模，在相關理論和已積累知識的基礎上實現集成。
就目前的研究情況來看，虛擬制造技術針對產品生產與制造過程的擬實仿真、制造企業活動知識抽取、系統過程評價的中斷介入等，這需要有高計算能力 、高速度、低成本的硬件和軟件的支撐，而目前軟件的發展遠遠滯后于硬件 ，虛擬制造技術要真正成為現代制造技術利器，還有許多相關技術有待研究和開發，虛擬制造技術的研究與應用有著巨大的潛力。
3．2 虛擬制造的關鍵技術
虛擬制造的關鍵技術可分為軟硬兩個方面。目前，這些技術仍處于發展完善之中，相比之下，軟件方面的開發遠遠落后于硬件。
軟件方面的關鍵技術，包括制造系統建模 、產品開發和制造過程仿真以及可制造性評價等。軟件技術是創建高度交互的、實時的、逼真的虛擬環境所需的關鍵技術。在進行軟件開發時，要考慮虛擬環境的建模以及所建環境的可交互 性、可漫游性等。
軟件方面涉及的主要技術有可視化技術，即將各種信息以一種有意義 、可理解的虛擬方式顯示給用戶；環境構造技術開發，即一種像通用操作系統那樣的環境，以便促進可視化和其它VM功能；信息描述技術，即采用不同的方法、不同的語義或語法表達不 同的信息，集成結構技術，建立硬件和軟件技術；仿真技術，在計算機中設計制作實時系統模擬的過程；方法論，找出用于開發和使用VMS 的方法；制造的特征化技術。獲取、測量和分析影響制造過程中材料去處的變量；VMS 的實施、測量和檢驗技術；在VM 環境下的人——機、人——人等關于人機工程學方面的評價和優化技術。
硬件方面涉及的主要技術有輸入／輸出設備，如頭盔式立體顯示器（HMD ) ，適用的計算機屏幕、可視化眼鏡，數據手套、三維鼠標、數據衣服、虛擬音響設備；與輸入／輸出有關的存儲信息設備；能支持各種設備、數據存儲和高速運算的計算機系統，該系統應具有按用戶需求實時提供高質量畫面的能力；網絡體系結構設備和不同站點的硬件設備（如小型機、圖形工作站、PC 機等）。
通過軟硬技術的結合，建立虛擬現實計算平臺，在VRS 中綜合處理各種輸人信息并產生作用于用戶的交互性輸出結果的計算機系統。
4. 結束語
虛擬制造技術是一門新興的先進制造技術，本文從虛擬制造的特點、虛擬制造的研究內容以及幾個關鍵技術出發，對虛擬制造的研究現狀、存在問題和研究方向進行了綜述和評議。可以看出，盡管近年來國內外取得了一定的研究成果，但還有許多難題需要進行進一步深人的研究，特別是制造系統建模和仿真以及面向虛擬產品開發全過程的集成系統等有待研究和開發，相信通過全世界虛擬制造研究人員的努力，數字化制造的時代一定會到來。
參考文獻:
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