基于網絡的虛擬技術在現代制造業中的應用研究
在經濟全球化、貿易自由化和社會信息化的新形勢下,制造業的經營戰略發生了很大的變化,TQCS成為現代制造企業適應市場需求,提高競爭力的關鍵因素。即以最快的上市速度(T-Time to Market)、最好的質量(Q-Quality)、最低的成本(C-Cost)、最優的服務(S-Service)來滿足不同顧客的需求。如何利用新技術所提供的機遇,抓住用戶需求,以最短的時間開發出用戶能夠接受的產品,已成為市場競爭的焦點。
面對激烈的國際競爭,為迎接中華民族的偉大復興,國家對制造企業提出了宏偉目標,即要求國內骨干企業盡快著手信息化工作,2010年到2015年大中型企業要達到國際先進的信息化制造水平。實際上,信息化不僅是政策的約束,更是市場的驅使,隨著市場經濟全球化的進程,信息化制造將成為現代制造企業追求的重要目標之一。
、信息化制造
信息化制造是以虛擬制造和大規模定制生產為標準的,只有基本上實現了從產品設計、開發、生產制造和流通以至產品全生命周期的信息化,才算真正完成信息化工作,在此基礎E的先進制造模式和信息化內容才能叫做信息化制造。
隨著計算機、自動化及網絡技術在制造系統中的應用,信息技術對制造技術發展的作用目前已占到第一位。產品制造過程中的信息投入,己成為決定產品成本的主要因素。信息技術使現代制造的技術含量提高,使傳統制造技術發生質的變化。信息技術也促進著設計技術的現代化,加工制造的精密化、快速化,自動化技術的柔性化、智能化,整個制造過程的網絡化、全球化。
為了提高競爭能力,企業應當能夠對市場需求的變化做出快速敏捷的反應,并及時地對自身的生產做出合理的調整與重新規劃。面對不可預測、持續發展、快速多變的市場需求,企業的生產活動必須具有高度的柔性。計算機軟硬件技術及網絡技術的迅速發展為實現這一目標提供了強有力的支持。基于這些因素,概念設計、并行工程、智能制造、敏捷制造等多種有關先進制造技術的新思想、新概念相繼誕生。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。
虛擬制造技術
虛擬制造技術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,在計算機上實現產品從設計、加工和裝配、檢驗、使用整個生命周期的模擬和仿真。這樣,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,縮短設計開發周期,降低開發成本,以達到產品開發周期和成本的最小化,產品設計質量的最優化和生產效率最高化,從而提高企業的快速響應能力,增強企業的市場競爭優勢。也就是說虛擬制造是對實際制造進行抽象、分析、綜合、得到實際產品的全數字化模型,其最終目標是反作用于實際制造過程,用來指導生產實踐。
虛擬制造技術可以分為三大類:一是以設計為中心的虛擬制造技術;二是以生產為中心的虛擬制造技術;三是以控制為中心的虛擬制造技術。
以設計為中心的虛擬制造以設計為中心的虛擬制造是將制造信息加人到產品設計與工藝設計過程中,并在計算機中進行”制造”,仿真多種制造方案和產生許多” 軟”的模型,為設計者提供一個設計產品和評估產品可制造性的環境。它的主要支持技術包括特征造型、面向數學的模型設計及加工過程的仿真技術。主要應用領域包括造型設計、熱力學分析、運動學分析、動力學分析、容差分析和加工過程仿真。
以生產為中心的虛擬制造以生產為中心的虛擬制造是將仿真能力加人到生產過程模型中,其目的是方便和快捷地評價多種加工過程,檢驗新工藝流程的可信度、產品的生產效率、資源的需求狀況(包括購置新設備、征詢盟友等),從而優化制造環境的配置和生產的供給計劃。它的主要支持技術包括虛擬現實技術和嵌人式仿真技術,其應用領域包括工廠或產品的物理布局及生產計劃的編排。
以控制為中心的虛擬制造以控制為中心的虛擬制造是將仿真能力增加到控制模型和實際的生產過程中,模擬實際的車間生產,評估車間生產活動,達到優化制造過程的目的。它的主要支持技術有:對離散制造一基于仿真的實時動態調度;對連續制造一基于仿真的最優控制。
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