假造制造技能的相干见解及其应用

详细内容

文章叙述了假造制造产生的背景、定义、特点和分类，并对它的应用和远景作了探究.

1　媒介

制造业为了在竞争剧烈的环球市场求得生存与成长，务必可以或许更好地餍足市场合发起的T、Q、C、S要求，即要以最短的产品开辟周期(Time)，最优质的产品格量（Quality），最便宜的制造资本（Cost）和最佳的技能支持与售后办事（Service）来赢得市场与用户．面对不可猜测、连续成长、快速多变的市场需求，企业的生产活动务必具有高度的柔性．
　　
为了进步竞争本领，企业应当可以或许对市场需求的变化作出快速伶俐的反响，并定时地对自身的生产作出刚正的调解与重新筹划．谋划机软硬件技能及网络技能的敏捷成长为实现这一目标提供了强有力的支持．基于这些因素，90年代中有许多新见解、新见解应运而生，假造制造（VirtualManufacture)便是此中之一，它代表了一种全新的制造体系和模式．在假造制造中，产品开辟是基于数字化的假造产品开辟方法（VirtualProductDevelopment），以用户的需求为第一驱动，并将用户需求转化为终极产品的种种作用特性．VPD包管了产品开辟的效果和质量，进步了企业的快速相应和市场开辟本领．

2　假造制造的定义及特点

对假造制造的切磋还处于连续的深进、细化之中，国际上尚没有对其作出一个统一的大众定义．差别的切磋职员从差别角度出发，给出了各具特点的形貌，此中有代表性的包括以下几种：
　　
Kimura的定义为：假造制造是指议决对制造知识举行体系化构造与分析，对整个制造进程建模，在谋划机上举行计划评估和制造活动仿真．他夸大议决用假造制造模型对制造全进程举行形貌，在实际的物理制造之前就具有了对产品性能及其可制造性的猜测本领．
　　
LawrenceAssociates则以为，假造制造是一个集成的、综合的可运行制造环境，其目标是进步各个层次的决定计划与控制．
　　
美国Wright空军实行室则对假造制造作出了如下定义：假造制造创建在谋划机建模、分析和仿真技能的根本之上，它是对这些技能的综合应用．这种综合应用加强了各个层次的计划制造、生产决定计划与控制本领．

从这些定义可以看出，假造制造涉及到多个学科范畴，是对这些范畴知识的综合集成与应用．谋划机仿真、建模和优化技能是假造制造的核心与要害技能．可以以为，假造制造是对制造进程中的各个枢纽，包括产品的计划、加工、装置，以致企业的生产构造治理与调理举行统一建模，形成一个可运行的假造制造环境，以软件技能为支持，借助于高性能的硬件，在谋划机局域/广域网络上，天生数字化产品，实现产品计划、性能分析、工艺决定计划、制造装置和质量查验。它是数字化式样的广义制造体系，是对实际制造进程的动态模仿．所谓"假造"，是相对付实物产品的实际制造体系而言的，夸大的是制造体系运行进程的谋划机化．
　　
由于谋划机软硬件技能和网络技能的广泛应用，假造制造具有以下几个特点：
（1）无须制造实物样机就可以猜测产品性能，节省制造资本，收缩产品开辟周期．
（2）产品开辟中可以赶早发觉标题，实现定时的反馈和改正．
（3）以软件模仿式样举行产品开辟．
（4）企业治理模式基于Intra或Inter,整个制造活动具有高度的并行性．

3　假造制造的种类

广义的制造进程不但包括了产品的计划加工、装置，还包括了对企业生产活动的构造与控制．从这个见解出发，可以把假造制造分别为三类：以计划为中央的假造制造、以生产为中央的假造制造和以控制为中央的假造制造．

3.1　以计划为中央的假造制造
以计划为中央的假造制造夸大以统一制造信息模型为根本，对数字化产品模型举行仿真与分析、优化，举行产品的布局性能、活动学、动力学、热力学方面的分析和可装置性分析，以得到对产品的计划评估与性能猜测结果．

3.2　以生产为中央的假造制造
以生产为中央的假造制造是在企业资源的束缚条件下，对企业的生产进程举行仿真，对差别的加工进程及其配合举行优化．它对产品的"可生产性"举行分析与评价，对制造资源和环境举行优化配合，议决提供准确的生产资本信息对生产筹划与调理举行刚正化决定计划．

3.3　以控制为中央的假造制造
以控制为中央的假造制造是将仿真技能引进控制模型，提供模仿实际生产进程的假造环境，使企业在思考车间控制行动的根本上对制造进程举行优化控制．以上三种假造制造分别侧重于制造进程的差别方面．但它们都以谋划机建模、仿真技能为一个紧张的实现伎俩，议决对制造进程举行统一建模，用仿真支持计划进程、模仿制造进程，举行资本估算和生产调理．

4　假造制造的应用

假造制造在财产发达国度，如美国、德国、日本等已得到了差别程度的切磋和应用。在这一范畴，美国处于国际切磋的前沿．福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司在新式汽车的开辟中已经应用了假造制造技能，大大收缩了产品的公告时间。波音公司计划的777型大型客机是天下上首架以三维无纸化方法计划出的飞机．它的计划胜利已经成为假造制造从表面切磋转向实用化的一个里程碑．
在我国，清华大学、北京航空航天大学、哈尔滨财产大学等科研传授单位也已经开展了这一范畴的切磋劳动．当前我国假造制造应用的重点切磋方向是基于我国国情，举行产品的三维假造计划、加工进程仿真和产品装置仿真，重要是切磋怎样天生可信度高的产品假造样机，在产品计划阶段可以或许以较高的置信度猜测所计划产品的终极性能和可制造性．在对产品性能具有高科技含量要求的行业中，如航空航天、军事、精密机床、微电子等范畴，随着切磋的连续深进和相干技能的成长，假造制造必将得到日益广泛的应用．

5　结论

基于产品的数字化模型，应用进步的体系建模和仿真优化技能，假造制造实现了从产品的计划、加工、制造到查验全进程的动态模仿，并对企业的运作举行了刚正的决定计划与最优控制．假造制造以产品的"软"模型（SoftPrototype）代替了实物样机，议决对模型的模仿测试举行产批评估，可以或许以较低的生产资本得到较高的计划质量，收缩了产品的公告周期，进步了企业生产效果．企业的生产由于假造制造技能的应用而具有了高度的柔性化和快速的市场反响本领，因而市场竞争本领大大加强．作为一种进步的制造模式，假造制造的应用范畴肯定会连续扩大，给更多的企业带来更大的收入．