1 前言
制造業(yè)為了在競爭激烈的全球市場求得生存與發(fā)展，必須能夠更好地滿足市場所提出的T、Q、C、S要求，即要以最短的產(chǎn)品開發(fā)周期(Time)，最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量（Quality），最低廉的制造成本（Cost）和最好的技術支持與售后服務（Service）來贏得市場與用戶．面對不可預測、持續(xù)發(fā)展、快速多變的市場需求，企業(yè)的生產(chǎn)活動必須具有高度的柔性．
為了提高競爭能力，企業(yè)應當能夠?qū)κ袌鲂枨蟮淖兓鞒隹焖倜艚莸姆磻⒓皶r地對自身的生產(chǎn)作出合理的調(diào)整與重新規(guī)劃．計算機軟硬件技術及網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展為實現(xiàn)這一目標提供了強有力的支持．基于這些因素，90年代中有許多新概念、新觀點應運而生，虛擬制造（VirtualManufacture)就是其中之一，它代表了一種全新的制造體系和模式．在虛擬制造中，產(chǎn)品開發(fā)是基于數(shù)字化的虛擬產(chǎn)品開發(fā)方式（VirtualProductDevelopment），以用戶的需求為第一驅(qū)動，并將用戶需求轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品的各種功能特征．VPD保證了產(chǎn)品開發(fā)的效率和質(zhì)量，提高了企業(yè)的快速響應和市場開拓能力．
2 虛擬制造的定義及特點
對虛擬制造的研究還處于不斷的深入、細化之中，國際上尚沒有對其作出一個統(tǒng)一的公共定義．不同的研究人員從不同角度出發(fā)，給出了各具特點的描述，其中有代表性的包括以下幾種：
Kimura的定義為：虛擬制造是指通過對制造知識進行系統(tǒng)化組織與分析，對整個制造過程建模，在計算機上進行設計評估和制造活動仿真．他強調(diào)通過用虛擬制造模型對制造全過程進行描述，在實際的物理制造之前就具有了對產(chǎn)品性能及其可制造性的預測能力．
LawrenceAssociates則認為，虛擬制造是一個集成的、綜合的可運行制造環(huán)境，其目的是提高各個層次的決策與控制．
美國Wright空軍實驗室則對虛擬制造作出了如下定義：虛擬制造建立在計算機建模、分析和仿真技術的基礎之上，它是對這些技術的綜合應用．這種綜合應用增強了各個層次的設計制造、生產(chǎn)決策與控制能力．
從這些定義可以看出，虛擬制造涉及到多個學科領域，是對這些領域知識的綜合集成與應用．計算機仿真、建模和優(yōu)化技術是虛擬制造的核心與關鍵技術．可以認為，虛擬制造是對制造過程中的各個環(huán)節(jié)，包括產(chǎn)品的設計、加工、裝配，乃至企業(yè)的生產(chǎn)組織管理與調(diào)度進行統(tǒng)一建模，形成一個可運行的虛擬制造環(huán)境，以軟件技術為支撐，借助于高性能的硬件，在計算機局域/廣域網(wǎng)絡上，生成數(shù)字化產(chǎn)品，實現(xiàn)產(chǎn)品設計、性能分析、工藝決策、制造裝配和質(zhì)量檢驗。它是數(shù)字化形式的廣義制造系統(tǒng)，是對實際制造過程的動態(tài)模擬．所謂“虛擬”，是相對于實物產(chǎn)品的實際制造系統(tǒng)而言的，強調(diào)的是制造系統(tǒng)運行過程的計算機化．
由于計算機軟硬件技術和網(wǎng)絡技術的廣泛應用，虛擬制造具有以下幾個特點：
（1）無須制造實物樣機就可以預測產(chǎn)品性能，節(jié)約制造成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期．
（2）產(chǎn)品開發(fā)中可以及早發(fā)現(xiàn)問題，實現(xiàn)及時的反饋和更正．
（3）以軟件模擬形式進行產(chǎn)品開發(fā)．
（4）企業(yè)管理模式基于Intranet或Internet,整個制造活動具有高度的并行性．
3 虛擬制造的種類
廣義的制造過程不僅包括了產(chǎn)品的設計加工、裝配，還包含了對企業(yè)生產(chǎn)活動的組織與控制．從這個觀點出發(fā)，可以把虛擬制造劃分為三類：以設計為中心的虛擬制造、以生產(chǎn)為中心的虛擬制造和以控制為中心的虛擬制造．
3.1 以設計為中心的虛擬制造
以設計為中心的虛擬制造強調(diào)以統(tǒng)一制造信息模型為基礎，對數(shù)字化產(chǎn)品模型進行仿真與分析、優(yōu)化，進行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能、運動學、動力學、熱力學方面的分析和可裝配性分析，以獲得對產(chǎn)品的設計評估與性能預測結(jié)果．
3.2 以生產(chǎn)為中心的虛擬制造
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