虚拟制造都有哪些应用领域？

1. 虚拟制造都有哪些应用领域？

虚拟现实技术在制造领域中的应用主要有以下几方面：(1)虚拟原型和产品设计，即在计算机中设计虚拟的产品或零部件。(2)生产过程仿真(优化、调度)，即对车间或工段的生产过程进行仿真优化。(3)设备仿真，即对机器人等生产设备进行离线仿真，动态特性分析和模拟。(4)物流仿真，即物流规划，对AGV(自动搬运设备)进行仿真。(5)装配过程仿真。(6)复杂数据的可视化，数值模拟计算结果的可视化输出。(7)设备的远程操作，用计算机网络将空间上分散的设备结合起来，进行集成管理运行，遥控制造。(8)增强通讯效果。(9)操作培训。虚拟制造的基础是虚拟现实技术。所谓的虚拟现实技术是指利用计算机和外围设备，生成与真实环境相一致的三维虚拟环境，允许用户从不同的角度和视点来观看这个环境，并且能够通过辅助设备与环境中的物体进行交互关联。虚拟制造则是利用虚拟现实技术，在计算机上完成制造过程的技术。采用此技术，在实际的制造之前，可以对产品的功能和制造性、经济性等方面的潜在问题进行分析和预测，实现产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检测及企业各级的管理控制等，增强制造过程中各级的决策和控制能力。

2. 虚拟现实在工业制造领域有哪些应用

制造业的成本高是多方面的，而且不同的行业问题也不一样，但是有一点在中国当前是比较普遍的，就是用工成本的上升。一方面工人的工资水平在提高，另外一方面，由于新生代的权利意识觉醒，跳槽变得越来越频繁，很多工厂每年要有很高比例的老工人离职，新工人上岗。而以往新工人上岗之前，需要进行几个月的实习和技术培训，才能成为一个熟练工，即使是一个熟练工，其成本在近几年是呈几何级上升的，虚拟现实技术将成为这个问题的重要解决方案。
　　使用VR和AR技术，可以在眼睛屏幕上直接显示操作指令与说明图片，可让员工随时查询和执行作业。虚拟现实技术与数字化工厂结合之后，一个新人也能随时调用每台设备的参数和互动式的操作手册，这会大大减少工厂内专家型工人的雇佣，降低劳动成本。
　　在数字化工厂应用了虚拟现实技术之后，企业培训的目标不再是让工人掌握某种技能，而是如何使用这些高效的数字化工具，如何有效地进行人机互动。这个门槛远比设备操作要低得多，而且随着VR技术的发展，交互性会越来越友好，学习成本也会越来越低。

3. 虚拟制造技术的应用

1．虚拟企业。虚拟企业建立的一个重要原因是，各企业本身无法单独满足市场需求，迎接市场挑战。因此，为了快速响应市场的需求，围绕新产品开发，利用不同地域的现有资源、不同的企业或不同地点的工厂，重新组织一个新公司。该公司在运行之前，必须分析组合是否最优，能否协调运行，并对投产后的风险、利益分配等进行评估。这种联作公司称为虚拟公司，或者叫动态联盟，是一种虚拟企业，它是具有集成性和实效性两大特点的经济实体。在面对多变的市场需求时，虚拟企业具有加快新产品开发速度、提高产品质量、降低生产成本、快速响应用户需求、缩短产品生产周期等优点。因此，虚拟企业是快速响应市场需求的部队，能在商战中为企业把握机遇。2．虚拟产品设计。飞机、汽车的设计过程中，会遇到一系列问题，如：其形状是否符合空气动力学原理，内部结构布局是否合理，等等。在复杂管道系统设计中，采用虚拟技术，设计者可以“进入其中”进行管道布置，并可检查能否发生干涉。美国波音公司投资上亿美元研制波音喷气式客机，仅用一年多时间就完成了研制，一次试飞成功，投入运营。波音公司分散在世界各地的技术人员可以从客机数以万计的零部件中调出任何一种在计算机上观察、研究、讨论，所有零部件均是三维实体模型。可见虚拟产品设计给企业带来的效益。3．虚拟产品制造。应用计算机仿真技术，对零件的加工方法、工序顺序、工装和工艺参数的选用以及加工工艺性、装配工艺性等均可建模仿真，可以提前发现加工缺陷，提前发现装配时出现的问题，从而能够优化制造过程，提高加工效率。4．虚拟生产过程。产品生产过程的合理制定，人力资源、制造资源、物料库存、生产调度、生产系统的规划设计等，均可通过计算机仿真进行优化；同时还可对生产系统进行可靠性分析。对生产过程的资金和产品市场进行分析预测。从而对人力资源、制造资源进行合理配置，对缩短产品生产周期、降低成本意义重大。

4. 虚拟制造系统的作用有哪些

(1)虚拟制造基础研究。虚拟制造涉及的技术领域极其广泛，从产品建模、过程建模、可交换数据模型到分布式仿真、离散事件仿真、面向对象方法、人工智能、虚拟现实及计算机网络技术等等。这些技术构成了虚拟制造的技术基础。清华大学CIMS中心提出了支持虚拟制造的产品元建模方法，为产品生命周期的各阶段分析与评价提供了可供操作的模型支持。 

(2)产品虚拟设计技术。主要包括虚拟产品开发平台、虚拟测试、虚拟装配以及机床、模具的虚拟设计实现等。其中清华大学在国家863/CIMS主题重大关键技术攻关项目的支持下，开展了剑杆织机的虚拟产品开发,进行了剑杆织机的三维数字建模及产品性能分析、加工过程仿真、虚拟装配技术等技术的研究与应用，并建立了具有相当共性的支持创新设计的虚拟产品开发环境。 

(3)产品虚拟加工技术。主要包括材料热加工工艺模拟、加工过程仿真、板材成型模拟、模具制造仿真等。清华大学国家CIMS中心开发的加工过程仿真系统作为863/CIMS目标产品已在多个企业得到成功的应用;沈阳铸造研究所开发的电渣熔铸工艺模拟软件包ESRD 3D已经应用于水轮发电机变曲面过流部件生产中,其产品在刘家峡、李家峡、天生桥、太平役等7个电站中使用;合肥工业大学研制的双刀架数控车床加工过程模拟软件已经在马鞍山钢铁股份有限公司车轮轮箍厂应用，使数控程序现场调试时间由几个班缩短到几小时,并保证一次试切成功;北京机床研究所、机械科学研究院、东北大学、上海交大和长沙铁道学院等单位也研制出一些这方面的仿真软件。 

(4)虚拟制造系统。主要包括虚拟制造技术的体系结构、技术支持、开发策略等。其中提出了比较成熟的思想并可能实现的是由上海同济大学张曙教授提出的分散网络化生产系统和西安交通大学谢友柏院士组建的异地网络化研究中心。清华大学CIMS工程中心提出了基于产品数据管理(PDM)集成的虚拟制造体系结构。

5. 虚拟制造技术都有哪些内容？

虚拟制造技术是由多学科先进知识形成的综合系统技术，其本质是计算机支持的仿真技术为前提，对设计、制造等生产过程统一建模，在产品设计阶段实时地并行地模拟出产晶未来制造全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性，从而更有效更经济地更灵活地组织制造生产，使工厂和车间的设计与布局更合理更有效，以达到产品的开发周期最短、成本最低、设计质量最优、生产效率最高。虚拟制造技术的内容：(1)虚拟制造的理论体系；(2)基于分布式并行处理环境下的虚拟制造系统的开放式体系结构；(3)虚拟环境下的产品建模；(4)虚拟设备、虚拟单元、虚拟生产线、虚拟车间、虚拟工厂、虚拟公司的建立，以及各种虚拟设备的重用性、重组性，企业经营过程重组，虚拟公司(动态联盟)的组织、调度及控制策略等；(5)基于真实动画感的产品装配仿真、生产调度仿真、生产制造过程仿真、数控加工过程仿真等；(6)虚拟环境下虚拟制造系统全局最优决策技术；(7)虚拟环境下虚拟制造过程的人机、智能协同求解技术；(8)虚拟制造系统的开发平台、软件工具、网络与通信等支持环境的建立和开发。虚拟制造技术的效益：1、提供关键的设计和管理决策对生产成本、周期和能力的影响信息，以便正确处理产品性能与制造成本、生产进度和风险之间的平衡，作出正确的决策；2、提高生产过程开发的效率，可以按照产品的特点优化生产系统的设计；3、通过生产计划的仿真，优化资源的利用，缩短生产周期，实现柔性制造和敏捷制造；4、可以根据用户的要求修改产品设计，及时作出报价和保证交货期。

6. 虚拟制造系统都有哪些内容构成？

虚拟制造系统是基于虚拟制造技术实现的制造系统，是现实制造系统在虚拟环境下的映射。由虚拟信息系统和虚拟物理系统构成。虚拟信息系统利用计算机信息系统模拟现实信息系统的设计、规划、调度、控制、评估等活动。虚拟物理系统利用计算机信息系统模拟现实物理系统的制造过程和制造活动。虚拟制造系统的内容：虚拟制造系统是企业根据市场需求作出经营决策，充分利用企业内部人力、物力、技术资源，进行合理调配，发挥各自的优势而组织的。利用多学科综合技术，在计算机网络上模拟出产品整个制造过程，对产品设计，加工制造、生产管理及调度、销售、服务等作出综合评价。因此，虚拟制造系统应由以下几方面组成。(1)相关理论、制造知识和智能求解；(2)决策机制：包括经营决策、生产决策、产品决策等；(3)产品设计、工艺设计、制造的综合建模；(4)计算机仿真制造活动：包括设计、工艺设计、加工、装配等；(5)计算机仿真评价：包括产品性能分析与评价、制造可行性分析与评价、制造质量分析与评价，技术经济(成本)分析与评价、效益／风险分析与评价等；(6)虚拟制造支持环境：分布式数据库系统、计算机系统、计算机网络与通信系统、虚拟现实与多媒体环境，集成框架、并行工程框架等。

7. 虚拟制造的技术

 虚拟制造也可以对想象中的制造活动进行仿真，它不消耗现实资源和能量，所进行的过程是虚拟过程，所生产的产品也是虚拟的。虚拟制造技术的应用将会对未来制造业的发展产生深远影响，它的重大作用主要表现为：●运用软件对制造系统中的五大要素（人、组织管理、物流、信息流、能量流）进行全面仿真，使之达到了前所未有的高度集成，为先进制造技术的进一步发展提供了更广大的空间，同时也推动了相关技术的不断发展和进步。●可加深人们对生产过程和制造系统的认识和理解，有利于对其进行理论升华，更好地指导实际生产，即对生产过程、制造系统整体进行优化配置，推动生产力的巨大跃升。●在虚拟制造与现实制造的相互影响和作用过程中，可以全面改进企业的组织管理工作，而且对正确作出决策有不可估量的影响。例如：可以对生产计划、交货期、生产产量等作出预测，及时发现问题并改进现实制造过程。●虚拟制造技术的应用将加快企业人才的培养速度。我们都知道模拟驾驶室对驾驶员、飞行员的培养起到了良好作用，虚拟制造也会产生类似的作用。例如：可以对生产人员进行操作训练、异常工艺的应急处理等。 虚拟制造”是近几年由美国首先提出的一种全新概念。什么是虚拟制造?它包括哪些内容？这些至今仍然是人们讨论的问题。很多人曾为虚拟制造进行定义，比较有代表性有：佛罗里达大学Gloria J.Wiens的定义是：虚拟制造是这样一个概念，即与实际一样在计算机上执行制造过程。其中虚拟模型是在实际制造之前用于对产品的功能及可制造性的潜在问题进行预测。(VM is a concept of executing manufacturing processes in computers as well as in the real world,?where ?virtual models?allow for ?prediction of potential problems for product functionality and manufacturability before real manufacturing occurs.)该定义强调VM“与实际一样”“虚拟模型”和“预测”，即着眼于结果。美国空军Wright实验室的定义是：“虚拟制造是仿真、建模和分析技术及工具的综合应用，以增强各层制造设计和生产决策与控制。(VM is the integrated application of simulation,modeling and analysis technologies and tools to enhance manufacturing design and production decisions and control at all process levels.)该定义着眼于手段。马里兰大学Edward Lin&etc定义是：另一个有代表性的定义是由马里兰大学Edward Lin&etc给出的，“虚拟制造是一个用于增强各级决策与控制的一体化的、综合性的制造环境。”(VM is an integrated,　synthetic manufacturing environment exercised to enhance all levels of decision and control.),则着眼于环境。显然，上述定义强调的方面是不同的，甚至也有人认为没有必要只有一种定义。但是为了讨论和交流，普遍认为，对VM进行定义是有必要的。 综合国际上有代表性的文献，对虚拟制造给出如下定义：虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上群组协同工作，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。可以看到，“虚拟制造”虽然不是实际的制造，但却实现实际制造的本质过程，是一种通过计算机虚拟模型来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题，提高人们的预测和决策水平，使得制造技术走出主要依赖于经验的狭小天地，发展到了全方位预报的新阶段。 虚拟制造技术的研究内容是极为广泛的，除了虚拟现实技术涉及的共同性技术外，虚拟制造领域本身的主要研究内容有：●虚拟制造的理论体系；●设计信息和生产过程的三维可视化；●虚拟制造系统的开放式体系结构；●虚拟产品的装配仿真；●虚拟环境中及虚拟制造过程中的人机协同作业等。一般来说，虚拟制造的研究都与特定的应用环境和对象相联系，由于应用的不同要求而存在不同的侧重点，因此出现了三个流派，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。 虚拟制造技术的广泛应用将从根本上改变现行的制造模式，对相关行业也将产生巨大影响，可以说虚拟制造技术决定着企业的未来，也决定着制造业在竞争中能否立于不败之地。虚拟制造(VM)是国际上提出的新概念。VM与AM联系密切。VM的特征是：当市场新的机遇出现时，组织几个有关公司联作，把不同的公司，不同地点的工厂或车间重新组织协调工作。在运行之前必须分析组合是否最优，能否协调运行，以及投产后的效益和风险进行评估，这种联作公司称虚拟公司。虚拟公司在一定的环境和条件下通过虚拟制造系统运行，包括物理基础、法律保障、社会环境和信息技术。因此研究开发虚拟制造技术(VMT)和虚拟制造系统(VMS)意义重大，美国称AM为21世纪制造业发展战略。虚拟现实技术（Virtual Reality Technology）主要包括虚拟制造技术和虚拟企业两个部分。虚拟制造技术将从根本上改变了设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前，首先在虚拟制造环境中生成软产品原型（Soft Prototype）代替传统的硬样品（Hard Prototype）进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高系统快速响应市场变化的能力。虚拟企业是为了快速响应某一市场需求，通过信息高速公路，将产品涉及到的不同企业临时组建成为一个没有围墙、超越空间约束、靠计算机网络联系、统一指挥的合作经济实体。虚拟企业的特点是企业的功能上的不完整、地域上的分散性和组织结构上的非永久性，即功能的虚拟化、组织的虚拟化、地域的虚拟化。 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。 虚拟制造技术的应用将会对未来制造业的发展产生深远影响，它的重大作用主要表现为：1、运用软件对制造系统中的五大要素（人、组织管理、物流、信息流、能量流）进行全面仿真。2、可加深人们对生产过程和制造系统的认识和理解。3、在虚拟制造与现实制造的相互影响和作用过程中4、虚拟制造技术的应用将加快企业人才的培养速度。

8. 什么是虚拟制造

　　虚拟制造  在当今经济全球化、贸易自由化和社会信息化的形势下，制造业的经营战略发生了很大变化，在30～60年代企业追求的是规模效益，如：美国福特汽车公司、通用汽车公司相继采用刚性流水线进行大批量生产；70年代更加重视降低生产成本，如：日本丰田公司采用准时化生产；80年代提高产品质量成为主要目标；进入90年代新产品开发及交货期成为竞争的焦点。由此产生了多种多样的制造哲理，如：精益生产、并行工程、敏捷制造和虚拟制造等，它们各有侧重，从不同角度研究如何增强企业的竞争力。而虚拟制造技术是制造技术与仿真技术相结合的产物。 　　虚拟现实（Virtual Reality）技术是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实，使人能够凭借直觉作用于计算机产生的三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟现实技术的虚拟制造（Virtual Manufacturing）技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成，它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。其目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术及时地、并行地、模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。从而更加有效地、经济地、柔性地组织生产，增强决策与控制水平，有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改，达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。 　　虚拟制造也可以对想象中的制造活动进行仿真，它不消耗现实资源和能量，所进行的过程是虚拟过程，所生产的产品也是虚拟的。虚拟制造技术的应用将会对未来制造业的发展产生深远影响，它的重大作用主要表现为： 　　●运用软件对制造系统中的五大要素（人、组织管理、物流、信息流、能量流）进行全面仿真，使之达到了前所未有的高度集成，为先进制造技术的进一步发展提供了更广大的空间，同时也推动了相关技术的不断发展和进步。 　　●可加深人们对生产过程和制造系统的认识和理解，有利于对其进行理论升华，更好地指导实际生产，即对生产过程、制造系统整体进行优化配置，推动生产力的巨大跃升。 　　●在虚拟制造与现实制造的相互影响和作用过程中，可以全面改进企业的组织管理工作，而且对正确作出决策有不可估量的影响。例如：可以对生产计划、交货期、生产产量等作出预测，及时发现问题并改进现实制造过程。 　　●虚拟制造技术的应用将加快企业人才的培养速度。我们都知道模拟驾驶室对驾驶员、飞行员的培养起到了良好作用，虚拟制造也会产生类似的作用。例如：可以对生产人员进行操作训练、异常工艺的应急处理等。 　　虚拟制造技术的研究内容是极为广泛的，除了虚拟现实技术涉及的共同性技术外，虚拟制造领域本身的主要研究内容有： 　　●虚拟制造的理论体系； 　　●设计信息和生产过程的三维可视化； 　　●虚拟制造系统的开放式体系结构； 　　●虚拟产品的装配仿真； 　　●虚拟环境中及虚拟制造过程中的人机协同作业等。 　　一般来说，虚拟制造的研究都与特定的应用环境和对象相联系，由于应用的不同要求而存在不同的侧重点，因此出现了三个流派，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。 　　虚拟制造技术的广泛应用将从根本上改变现行的制造模式，对相关行业也将产生巨大影响，可以说虚拟制造技术决定着企业的未来，也决定着制造业在竞争中能否立于不败之地。 　　虚拟制造(VM)是国际上提出的新概念。VM与AM联系密切。VM的特征是：当市场新的机遇出现时，组织几个有关公司联作，把不同的公司，不同地点的工厂或车间重新组织协调工作。在运行之前必须分析组合是否最优，能否协调运行，以及投产后的效益和风险进行评估，这种联作公司称虚拟公司。虚拟公司在一定的环境和条件下通过虚拟制造系统运行，包括物理基础、法律保障、社会环境和信息技术。因此研究开发虚拟制造技术(VMT)和虚拟制造系统(VMS)意义重大，美国称AM为21世纪制造业发展战略。 　　虚拟现实技术（Virtual Reality Technology）主要包括虚拟制造技术和虚拟企业两个部分。 　　虚拟制造技术将从根本上改变了设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前，首先在虚拟制造环境中生成软产品原型（Soft Prototype）代替传统的硬样品（Hard Prototype）进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高系统快速响应市场变化的能力。 虚拟企业是为了快速响应某一市场需求，通过信息高速公路，将产品涉及到的不同企业临时组建成为一个没有围墙、超越空间约束、靠计算机网络联系、统一指挥的合作经济实体。虚拟企业的特点是企业的功能上的不完整、地域上的分散性和组织结构上的非永久性，即功能的虚拟化、组织的虚拟化、地域的虚拟化。