先进制造哲理及生产模式.pptVIP

2.7虚拟制造（VM）2、虚拟制造的内涵如果将实际制造系统(RMS，RealManufacturingSystem)抽象成由实际物理系统(RPS)，实际信息系统(RIS)，实际控制系统(RCS)组成的，可以简单标识为：RMS=｛RPS，RIS，RCS｝RPS包括所有的制造物理实体，例如材料，机床，机器人，夹具，控制器等；RIS包括信息处理和决策，如调度、计划、设计。RIS通过RCS与RPS交换信息。那么，我们可以将实际制造系统映射到虚拟制造技术的虚拟制造系统，虚拟制造系统可以表示为：VMS=｛VPS，VIS，VCS｝，其中VPS是虚拟物理系统，VIS为虚拟信息系统，VCS是虚拟控制系统。按照与生产各个阶段的关系，有些文献将虚拟制造分成三类，即以设计为核心的虚拟制造(DesignCenteredVM)、以生产为核心的虚拟制造(ProductionCenteredVM)和以控制为中心的虚拟制造(ControlCenteredVM)。以设计为核心的虚拟制造把制造信息引入到整个的设计过程，利用仿真来优化产品设计，例如DFX技术，通过“在计算机上制造”产生许多“软”样机；以生产为核心的虚拟制造是在生产过程模型中加入仿真技术，以此来评估和优选生产过程，例如组织与重组织技术；以控制为中心的虚拟制造是将仿真加到控制模型和实际处理中，可“无缝”地仿真使得实际生产优化。2.7虚拟制造（VM）虚拟制造从根本上讲就是要利用计算机生产出“虚拟产品”，我们不难看出，虚拟制造技术是一个跨学科的综合性技术，它涉及到仿真、可视化、虚拟现实、数据继承、优化等领域。然而，目前还缺乏从产品生产全过程的高度开展对虚拟制造的系统研究。这表现在：●虚拟制造的基础是产品、工艺规划及生产系统的信息模型。尽管国际标准化组织花了很大精力去开发产品信息模型，但CAD开发者尚未采用它们；尽管工艺规划模型的研究已获得了一些进展和应用，但仍然没有一种综合的，可以集成于虚拟制造平台的工艺规划模型；生产系统能力和性能模型，以及其动态模型的研究和开发需要进一步加强。●现有的可制造性评价方法主要是针对零部件制造过程，因而面向产品生产过程的可制造性评价方法需要研究开发，包括各工艺步骤的处理时间，生产成本和质量的估计等。●制造系统的布局，生产计划和调度是一个非常复杂的任务，它需要丰富的经验知识，支持生产系统的计划和调度规划的虚拟生产平台需要拓展和加强。●分布式环境，特别是适应敏捷制造的公司合作，信息共享，信息安全性等方法和技术需要研究和开发，同时经营管理过程重构方法的研究也需加强。●虚拟制造环境缺乏统一的集成框架和体系。2.7虚拟制造（VM）三、VM体系结构及环境从产品生产的全过程来看，“虚拟制造”应包括产品的“可制造性”、“可生产性”和“可合作性”。所谓“可制造性”是指所设计的产品(包括零件、部件和整机)的可加工性(铸造、冲压、焊接、切削等)和可装配性；而“可生产性”是指在企业已有资源(广义资源，如：设备、人力、原材料等)的约束条件下，如何优化生产计划和调度，以满足市场或顾客的要求；虚拟制造技术的发展，虚拟制造还应对被喻为二十一世纪的制造模式“敏捷制造”提供支持，即为企业动态联盟(VE，VirtualEnterprise)的“可合作性”提供支持。而且，上述三个方面对一个企业来说的相互关联的，应该形成一个集成的环境。因此，应从三个层次，即“虚拟制造”，“虚拟生产”，“虚拟企业”开展产品全过程的虚拟制造技术及其集成的虚拟制造环境的研究，包括产品全信息模型、支持各层次虚拟制造的技术并开发相应的支撑平台、以及支持三个平台及其集成的产品数据管理(PDM)技术。基于上述思想，国家CIMS工程技术研究中心根据先进制造技术发展的要求，正在着手建立虚拟制造研究基地。该基地建立了以下虚拟制造技术体系结构：2.7虚拟制造（VM）⑴虚拟制造平台该平台支持产品的并行设计、工艺规划、加工、装配及维修等过程，进行可制造性(Manufacturability)分析(包括性能分析、费用估计、工时估计等)。它是以全信息模型为基础的众多仿真分析软件的集成，包括力学、热力学、运动学、动力学等可制造性分析，具有以下研究环境：●基于产品技术复合化的产品设计与分析，除了几何造型与特征造型等环境外，还包括运动学、动力学、热力学模型分析环境等；●基于仿真的零部件制造设计与分析，包括工艺生成优化、刀具设计优化、刀位轨迹优化、控制代码优化等；●基于仿真的制造过程碰撞干涉检验及运动轨迹检验、虚拟加工、虚拟机器人等；●材料加工成形仿真，包括产品设计，加工成形过程温度场、应力场、流动场的分析，加工工艺优化等；●产品虚拟装配，根据产品设计的形状特征，精度特征，三维真