虚拟制造的分类和特点

虚拟制造是实际制造过程在计算机上的一种虚拟，即虚拟现实技术在制造中的应用或者实现。这一全新的制造模式最早由美国于1993年首先提出，目前还没有统一的定义，通俗地说，虚拟制造技术是采用计算机仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机及高速网络的支持下，在计算机上创造一个虚拟的制造环境，操作者身处其中，可以虚拟实现产品的设计、工艺规则、加工制造、性能分析、质量检验，包括企业各级过程的管理与控制等产品制造。通过这个过程，可以增强人们对制造过程各级的决策与控制能力。

虚拟制造包括与产品开发制造有关的工程活动的虚拟，同时也涉及与企业组织经营有关的管理活动的虚拟。因此，虚拟设计、生产和控制机制是虚拟制造的有机组成部分，按照这种思想可以将虚拟制造分成三类，即以设计为中心的虚拟制造、以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造。

由于虚拟制造基本不消耗资源和能量，也不生产实际产品，而是产品的设计、开发与制造过程在计算机上的本质实现，因此，虚拟制造引起了人们的广泛关注，成为现代制造技术发展中最重要的模式之一，而且，已经出现了许多成功的应用实例。

以设计为中心的虚拟制造又称“面向设计的虚拟制造”，它把制造信息引入到设计的全过程，利用仿真技术来优化产品设计，从而在设计阶段就可以对所设计的零件甚至整机进行可制造性分析，包括加工过程的工艺分析、铸造过程的热力学分析、运动部件的运动学分析和动力学分析等，甚至包括加工时间、加工费用、加工精度分析等。它主要解决的问题是“设计出来的产品是怎样的”，能在三维环境下进行设计产品、模拟装配及产品虚拟开发等。

以生产为中心的虚拟制造又称“面向生产的虚拟制造”，是在生产过程模型中融入仿真技术，以此来评价和优化生产过程，以便低费用、快速地评价不同的工艺方案、资源需求规划、生产计划等。其主要目标是对产品的“可生产性”进行评价，解决“这样组织生产是否合理”的问题，能对制造资源和环境进行优化组合，提供精确的生产成本信息，便于进行合理化决策。(https://www.xing528.com)

以控制为中心的虚拟制造又称“面向控制的虚拟制造”，是将仿真加到控制模型和实际处理中，达到优化制造过程的目的。其支持技术主要基于仿真的最优控制，其具体的实现工具是虚拟仪器，它利用计算机软硬件的强大功能，将传统的各种控制仪表和检测仪表的功能数字化，并可灵活地进行各种功能的组合。它主要是解决“应如何去控制”“这样控制是否合理和最优”的问题。与实际制造相比较，虚拟制造的主要特点如下。

1）产品与制造环境是虚拟模型，在计算机上对虚拟模型进行产品设计、制造、测试，甚至设计人员或用户可进入虚拟的制造环境检验其设计、加工、装配和操作，而不依赖于传统的原型样机的反复修改；还可将已开发的产品（部件）存放在计算机里，不但大大节省仓储费用，更能根据用户需求或市场变化快速改变设计，快速投入批量生产，从而能大幅度压缩新产品的开发时间，提高质量、降低成本。

2）可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同一个产品模型上同时工作，相互交流，信息共享，减少大量的文档生成及其传递的时间和误差，从而使产品开发以快捷、优质、低耗响应市场变化。