1、虛擬製造的定義及特點
虛擬製造是20世紀80年代末在美國首次提出的新理念。它利用信息技術、仿真技術、計算機技術等，對現實製造活動中的人、物、信息和產品的設計、工藝規劃、加工製造等進行分析。對生產過程進行全麵模擬，發現製造過程中可能出現的問題，預測、檢測、評估產品性能和產品可製造性等，並在產品實際生產前采取預防措施，確保產品開發成功一氣嗬成。達到降低成本、縮短產品開發周期、增強企業競爭力的目的。
虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術是利用感覺組織模擬設備和真實或虛幻環境的動態模型，生成或創造出人們可以感知的環境或現實，讓人們直觀地對計算機進行動作，產生三維空間的虛擬現實。模擬模型。環境。
虛擬製造（VM，Virtual Manufacturing）技術基於虛擬現實技術，將設計和製造過程集成在統一的模型下。它將與產品製造相關的各種流程和技術集成到三維和動態仿真中。在真實過程的物理數字模型之上。
虛擬製造強調虛擬現實技術在設計和製造過程模擬中的應用，強調采用直觀、直觀的方式來增強技術人員對設計的產品或工藝的理解，從而發現問題。
虛擬製造不是真實的製造過程。它不生產實際產品，基本不消耗材料和能源。相反，它用製造對象、製造資源和製造過程的模型來展示“製造”的本質過程。
2、虛擬製造技術的應用
1、虛擬製造技術國內外應用情況
美國、德國、日本等工業發達國家已對虛擬製造進行了不同程度的研究和應用。在這一領域，美國處於國際研究的前沿。
福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新車開發中應用了虛擬製造技術，大大縮短了產品發布時間；
對於波音777來說，飛機整體設計、部件測試、整機裝配以及各種環境下的試飛均在計算機上完成，其研製周期從過去的8年縮短到5年；
克萊克勒公司與IBM 合作開發了虛擬製造環境，用於其新車的開發。在原型機生產出來之前，它就發現了其定位係統和許多其他設計的缺陷，從而縮短了開發周期。
在我國，清華大學、北京航空航天大學、哈爾濱工業大學等科研教學單位也開展了該領域的研究。
目前我國虛擬製造應用的重點研究方向是結合我國國情開展產品的三維虛擬設計、加工過程仿真和產品裝配仿真。主要研究如何生成高可信度的產品虛擬樣機，能夠以較高的精度用於產品設計階段。充滿信心地預測設計產品的最終性能和可製造性。
2、虛擬製造技術在機械製造中的應用
(1)虛擬企業
虛擬企業是指分布在不同地區的多個企業利用電子手段形成的動態聯盟，以快速響應市場需求。它是在完整的網絡組織結構基礎上對組織、人力、技術、信息等資源的有效整合。
這種企業組織和生產模式可以克服空間和時間的限製，在集中與分散之間保持穩定合理的平衡，具有係統優化、有效協調的優點。
(2)虛擬產品設計
例如飛機、汽車的外觀設計，其外形是否符合空氣動力學原理、運動過程的阻力、其內部結構布局的合理性等。在複雜管道係統的設計中，設計者可以“深入其中”。 ”布置管道並檢查是否發生幹涉。
這樣可以提高設計效率，盡早發現設計問題，優化產品設計。例如，波音777飛機有300萬個零件。這些部分的設計和整體設計可以在由數百個工作站組成的虛擬環境中成功運行。
該VMS是在原始Boing-CAD的基礎上構建的。設計師戴上頭盔顯示器後，可以進入虛擬“飛機”並審查他們的設計。過去，建造一個實體模型要花費60萬美元。應用VMT後，我們節省了資金並縮短了開發周期。與原計劃相比，最終實機偏差小於1%，成功實現了機翼與機身的結合。節省數千小時的設計工作。
(3)虛擬產品製造
應用計算機仿真技術對零件的加工方法、工序順序、工裝的選擇、工藝參數的選擇、加工工藝、裝配技術、配合零件之間的配合、運行物體的運動等進行建模和仿真等，提前發現加工缺陷和裝配問題，從而優化製造工藝，提高加工效率。
(4)虛擬生產流程
產品生產工藝的合理製定、人力資源、製造資源、物料庫存、生產調度、生產係統規劃設計等，都可以通過計算機模擬進行優化。同時，還可以分析生產係統的可靠性，優化生產過程的資金投入。進行分析預測，對產品市場進行分析預測等，從而合理配置人力和製造資源，對於縮短生產周期、降低生產成本具有重要意義。
約翰迪爾使用VMT安裝弧焊生產係統，EDS使用DENEB軟件優化通用汽車中高端豪華汽車工廠的裝配和生產設計。通用汽車還節省了數百萬美元，並提前取得了進展。上市時間。
3、典型的虛擬製造技術
(1)虛擬裝配
裝配是產品設計和開發過程中的重要環節，而虛擬裝配是裝配過程在計算機上的本質實現，因此是虛擬裝配的重要組成部分。
它可以基於產品的數字物理模型在計算機上分析和驗證產品的裝配性能和工藝，從而提高產品的可裝配性。
虛擬裝配模型是分析裝配問題的基礎。因此，麵向裝配過程、支持虛擬裝配中各種需求的產品裝配模型在虛擬裝配中非常重要。模型的特點和優缺點在很大程度上決定了係統。可以實現的功能。
(2)多學科協同仿真
多學科協同仿真是在係統工程理論指導下，基於複雜產品中各學科之間固有的交互關係，采用位於不同地點、基於不同計算機平台、采用不同建模方法建立的混合異構仿真模型。在分布式環境中聯手進行多學科聯合仿真。
(3)虛擬車間布局設計
製造係統的布局設計是在公司經營戰略的指導下，對生產過程中的人員、材料以及所需的相關設備設施進行最有效的組合和規劃，並與其他相關設施相協調，以實現安全高效、經濟運行，滿足企業業務需求。
使用麵向對象的仿真可以幫助用戶建立規劃、設計和流程優化的虛擬模型，並根據決策變量的不同組合來分析設備利用率、係統容量、有效產出率、交貨時間和成本。以及其他策略來實現生產能力最大化、優化調度以及最小化半成品和庫存等目標。
