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我国虚拟制造技术发展策略浅析.docx

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内容提要:虚拟制造技术是近几年出现的先进制造技术之一,是企业以信息集成为根底的一种新的制造哲理,本文结合我国国情,通过分析虚拟制造技术的重大作用与其它先进制造技术的关系,从多方面阐述了我国开展虚拟制造技术的策略及途径,希望为我国制造业的开展做些有益的探究。

主题词:虚拟制造技术,并行工程,工业工程,分布式网络化研究中心

1. 虚拟制造技术

虚拟制造〔VirtualManufacturing〕又叫拟实制造,它利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进展全面的仿真,以发现制造中可能出现的问题,在产品实际消费前就采取预防措施,从而到达产品一次性制造成功,来到达降低本钱、缩短产品开发周期,增强产品竞争力的目的。当然,虚拟制造也可以对想象中的制造活动进展仿真,它不消耗现实资源和能量,所进展的过程是虚拟过程,所消费的产品也是虚拟的。

目前,虚拟制造技术已经在国外有所应用,例如:美国Boneing公司设计的一架VS?/FONT﹥X虚拟飞机,可用头盔显示器和数据手套进展观察与控制,使飞机设计人员身临其境地观察飞机设计的结果,并对其外观、内部构造及使用性能进展考察;日本Matsushita公司开发的虚拟厨房设备制造系统,允许消费者在购置商品前,在虚拟的厨房环境中体验不同设备的功能,按自己的爱好评价、选择和重组这些设备,他们的选择将被存储并通过网络送至消费部门进展消费;美国CoventrySchoolofArtandDesign开发的虚拟原型制作系统,设计者在设计的初始阶段可以在计算机中构造虚拟原型并对此原型进展评价【7】。虚拟制造技术的应用将会对将来制造业的开展产生深远影响,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〕进展全面仿真,使之到达了前所未有的高度集成,为先进制造技术的进一步开展提供了更广阔的空间,同时也推动了相关技术的不断开展和进步。

2. 可加深人们对消费过程和制造系统的认识和理解,有利于对其进展理论升华,更好地指导实际消费,即对消费过程、制造系统整体进展优化配置,推动消费力的宏大跃升。

3. 在虚拟制造与现实制造的互相影响和作用过程中,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。

4. 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。



虚拟制造技术的广泛应用将从根本上改变现行的制造形式,对相关行业也将产生宏大影响,可以说虚拟制造技术决定着企业的将来,也决定着制造业在竞争中能否立于不败之地。对此我们必须引起高度重视,加紧开展虚拟制造技术的研究及开展策略的制定。

2. 虚拟制造技术与其它先进制造技术的关系



〔1〕精益消费〔LeanProduction〕与虚拟制造技术:精益消费要求简化消费过程,减少信息量,消除过分臃肿的消费组织,使产品及其消费过程尽可能地简化和标准化。这样做的结果对虚拟制造的建模拟真是非常有利的,即现实消费过程越简化那么虚拟制造实现起来就越容易。精益消费的核心是准时化消费和成组技术。实行精益消费为虚拟制造的实现创造了有利条件,长春一汽在这方面走在了前面。

〔2〕并行工程〔ConcurrentEngineering〕与虚拟制造技术:并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程〔包括制造过程和支持过程〕的系统方法。它要求产品开发人员在一开场就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素,包括质量、本钱、进度方案和用户要求。为了到达并行的目的,必须建立高度集成的主模型,通过它来实现不同部门人员的协同工作;为了到达产品的一次设计成功,减少反复,它在许多部分应用了仿真技术;主模型的建立、部分仿真的应用等都包含在虚拟制造技术中,可以说并行工程的开展为虚拟制造技术的诞生创造了条件,虚拟制造技术将是以并行工程为根底的,并行工程的进一步开展就是虚拟制造技术。

〔3〕敏捷制造〔AgileManufacturing〕与虚拟制造技术:敏捷制造是以竞争力和信誉度为根底,选择合作者组成虚拟公司,分工合作,为同一目的共同努力来增强整体竞争才能,对用户需求作出快速反应,以满足用户的需要。为了到达快速应变才能,虚拟企业的建立是关键技术,其核心是虚拟制造技术,即敏捷制造是以虚拟制造技术为根底的。

〔4〕绿色制造与虚拟制造技术:绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造形式,其目的是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废的整个产品生命周期中
,对环境的影响〔负作用〕最小,资源的使用效率最高。绿色制造的提出是人们日益重视环境保护的必然选择,开展不能以环境污染为代价,国际制造业的理论说明,通过改进整个制造工艺来减少废弃物,要比处理工厂处理已经排放的废弃物大大节省开支,因此,当绿色制造开展到一定阶段时,在虚拟制造技术中必定要集成绿色制造这一部分。

从以上的分析中我们可以看到:各种先进制造技术是互相关联、彼此穿插的,它们都离不开计算机网络、工程数据库技术的支持,从以技术为中心向以人为中心转变,使技术的开展更加符合人类社会的需要是它们的共同特点。它们之间的关系可以简单地如图1所示。

3. 我国虚拟制造技术的开展策略



在市场竞争的推动下,先进制造技术开展非常迅速,新思想、新概念层出不穷,通过对虚拟制造技术与其它先进制造技术关系的分析,从纯技术的角度上看,在制定我国虚拟制造技术开展策略时,应该注重以人为本的思想,运用并行工程的哲理,使各种先进制造技术互相衔接、协调开展,最终实现虚拟制造技术在我国的广泛应用。但是,虚拟制造技术所包括的内容并不是纯技术范围内的事,它是对传统制造方式的全面变革,带来了企业组织、企业管理及消费方式等多方面的变化,对此我们也要有足够的重视。

目前,在美国并行工程已到了推广应用阶段,其虚拟制造研究方面也有试验性系统投入使用,在这方面我们存在宏大的差距,主要表如今:从研究工作方面看,科研经费紧缺,科研力量分散,科研成果难以推广应用,人才流失严重;从企业方面看,企业的整体素质不高,管理工作落后,科研才能薄弱,当面临国际竞争时大多难以为继,很难在先进制造技术方面花费过多,而且受企业人员素质的制约,一些先进的技术还不易获得立竿见影的实际效果,这些都影响了企业应用先进制造技术的热情;从国家政策方面看,虽然国家对制造业非常重视,但是,由于我国当前正处在改革过程中,多种机制同时运行,多方利益难以协调,在资金使用上往往顾此失彼,而且国家财政困难,也难以使用重金支持虚拟制造技术的研究。针对上述实际情况,我们提出以下解决方案:

〔1〕以企业需求为出发点,以“甩图板〞工程为契机,大力普及CAD技术,帮助企业进展人员培训,进步企业人员的素质〔其中包括技术程度、劳动态度、道德程度等〕,在CIMS成功示范企业中及时推广并行工程、敏捷制造等思想和技术,为虚拟制造技术的实现提供坚实的根底,在个别企业或部门首先实现虚拟制造。

〔2〕在政府方面,应发挥政府的协调职能,组织企业和科研部门进展多方面、多层次的合作,加强科研成果的应用推广,而且应组织多学科、跨地区的科研力量共同攻关;从宏观上加强对虚拟制造技术的指导,尽早制定符合我国国情的开展方案。

〔3〕在技术的先进性方面,不要过度追求世界领先,应该根据企业实际要求,解决实际问题,力争尽快创造效益,以此获得企业的支持并获得资金上的帮助,以便形成良性循环,促进研究工作的进一步开展。

〔4〕从企业方面看,要注重工业工程的推广应用,从管理中要效益;在行业内部,应按具有一定通用性和行业特色
进展虚拟制造技术的研究,推动整个行业的开展;在整个制造业中,应抓住共性对普遍采用的技术、人员组织和消费管理等方面开展虚拟制造技术的研究,加强整个制造业的竞争力。

〔5〕针对我国科研力量分散的弱点,仿照分散网络化消费的思想,利用计算机网络,开展合作研究,建立分布式网络化研究中心,协调一致进展科技攻关。所谓分布式网络化研究中心就是利用信息技术、网络技术、计算机技术对现实研究活动中的人、物、信息及研究过程进展全面的集成,在一定时期内为了共同的目的以最正确的人员和单位组合来开展科学研究工作,调动各方面的积极性通过协同工作到达研究工作的广泛开展和深化进展,缩短科研周期,增强科技成果的竞争力,也可以说分布式网络化研究中心是将现实的研究机构的职能在网络中的映射,是一种“虚拟〞的工作形式。

从单纯的技术角度看,在一个企业要实现虚拟制造,应分阶段逐步进展,不能随意超越阶段,一般可以从以下几个阶段开场:

〔1〕建立企业网和工程数据库,初步实现CAD、CAPP、CAM功能。

〔2〕进展信息集成,推行PDM技术、特征建模技术,形成一个CAD、CAPP、CAM的集成系统。

〔3〕首先在设计、工艺、制造部门建立统一的产品模型,初步实现并行工程;进一步将企业管理方面的MIS、MRPII与CAD/CAM系统进展集成,实现全厂范围内的信息集成,全面实现并行工程。

〔4〕在上述工作的根底上,对企业内的消费、经营等多方面的活动进展建模、仿真,实现虚拟制造。

综上所述,开展我国的虚拟制造技术应该以企业的需求为动力,通过
政府的政策和方案的协调,继续深化开展成组技术、准时化消费技术及并行工程的研究与应用,并利用工业工程思想和分布式网络化研究中心,组织各地区的科研力量集中打破与虚拟制造技术亲密相关的如多媒体远程通讯、网络技术、工程数据库技术、灵境技术等,为虚拟制造功能的实现提供有力支撑。就如今研究情况来看,虚拟制造技术在国外开展很快,我们应适当吸收国外的成熟经历,在研究中大胆创新,在应用时要注意人与技术的协调,注重企业实际,到达事半功倍的效果。



主要参考文献

.:,1993,42(1):147~150

,IwataK.:,1993,42,475~478

.:ModelingandSimulationArchitectureforVirtualManufacturingSystems,AnnalsoftheCIRP,1995,44(1):399~402

.:OverviewofVirtualManufacturing,Proceedingsof2ndAgileManufacturingConference:Albuquerque,NewMexico,USA,March16~17,1995

:拟实制造与现代仿真技术,系统仿真学报,1995,7〔3〕18~22

,虚拟制造综述,现代科技译丛,1998,17~8

、张友良,虚拟制造技术及其应用,1998,17〔3〕477~479

,RicardoGalli:mWorld:,





ANALYSISOFTHESTRATEGYOFVIRTUALMANUFACTURINGTECHNOLOGYINCHINA

ChenXiao-Chuan,ZhangBao-Bao,FengXin-An,LiuXiao-Bing

(DalianUniversityofTechnology,CIMSCentre,Dalian,116023)

Abstract:VirtualManufacturingTechnology(VMT)isoneoftheAdvancedManufacturingTechnologies(AMTs),weanalyzedVMT’,weproposedsomestrategiesthatwillbebeneficialtoourmanufacturingsectorinordertodevelopVMTinChina.

Keywords:VirtualManufacturingTechnology,ConcurrentEngineering,IndustrialEngineering,DistributedNetworkedResearchCentre

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