虚拟制造技术范文

虚拟制造技术范文第1篇

为了便于学生更好地认识和理解虚拟制造技术，课程教学中必须结合实践教学。因此结合学校的成形磨齿机床进行教学，向学生讲解磨齿机的工作性能和用途，齿轮的磨削加工方法，以及成形磨齿法和展成磨齿法的区别，大大加深了学生对该门课程内容的理解。在实践教学中，让学生根据设计任务书自己操作成形磨齿实验台，对齿轮进行磨削加工，学生能直观地观察到整个过程，加工过程中出现的任何问题，都能便利地随时进行观察检测，从现场的上课情况看出，这个过程加深了学生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。使学生对磨齿机的相关知识有一定的了解，对学生以后的专业课学习以及金工实习打下坚实的基础。

在课程中，应用虚拟制造技术用软件进行高阶复杂修形齿面计算、砂轮截形优化、三维磨削过程可视化、基于KBE技术的齿轮工艺参数智能化管理等技术难题，并在齿轮动态性能预测及噪声控制软件部分实现技术突破，软件可实现齿轮噪音对比预测，并能优化齿轮参数，从而达到降低齿轮运行时振动噪声的目的，此技术大大缩短了齿轮加工工艺调整周期，并具有较好的可视化功能，得到了用户一致青睐。通过此教学过程，拓宽了学生的视野，学习到了更多的虚拟制造技术的知识。

为了改善传统的教学方法，我们在课程中采用了启发式教学、互动式教学。启发式教学就是通过在教材的重点、难点、疑点处创设一种问题情境，以引起学生的兴趣和注意，并作适当启发，培养学生的创新思维，鼓励学生主动地、独立地分析问题和解决问题。在成形磨齿实践教学中，通过学生学过的知识进行引导，比如从学习过的车床、铣床等切入，进行类比讲解，使没有接触过磨齿机的学生对此有一定的了解，介绍磨齿机发展史中的一些实例，让学生了解到相关知识背景，启发学生的兴趣，激发了学生的求知欲。在互动式教学中，老师提出问题，然后把班级同学分成几组，先由小组进行讨论和查阅资料，然后再进行汇报，这样可以开阔学生的思路，有助于学生自己解决问题，学生能更多参与课堂教学中，有利于学生潜能的开发，综合素质的提高和创新能力的培养。

2总结

虚拟制造技术范文第2篇

虚拟制造技术实现了现代工程机械工程设计领域中的设计、试制等一系列过程的直观性。实现了在产品真正制造出来前，可以在虚拟的制造环境中生成产品的原型，更好的替代现实中的硬件产品，更方便的对设计产品的性能和可生产性进行评估，有效极大的缩短产品的设计和生产周期，最大化的节约了产品开发的成本，保证产品的开发和设计可以适应市场的灵活性的变化。

关键词：

虚拟制造技术；现代机械；工程设计

随着知识经济和工业制造的快速发展，现代化的市场要求产品生产厂商要以最快的速度、最优的品质、最短的研发时间、最低的成本消耗和最佳的服务来满足顾客的需求。产品的质量在传统的设计和制造方式上不能得到很好的保证，并且传统设计的工艺比较粗糙、开发的效率低、花费时间比较长、耗费的资金比较大。在变化速度快、持续性发展和不可预测性市场中难以适应。因此企业的生产活动需要具备高度的柔性和快速的反映，与此同时信息技术的飞速发展保证了机械制造的先进性，信息化的使用对于现代机械工程设计十分重要。

1、机械设计制造中的虚拟制造技术

1.1虚拟技术中的建模技术虚拟指的是在系统中将现实制造系统映射到虚拟环境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、计算机化的抽象描述和表示。VMS建模的主要内容有：生产模型建立、产品模型建立、工艺模型建立的信息化体系结构的建立。生产模型中有静态描述和静态描述两种。静态描述主要是关于对系统生产能力和生产特性。动态描述是在已经被得知的系统状态和需求的性质上对产品的整个过程进行全面的预测。在制造过程中我们将种种实体对象总的称之为产品模型。在产品的模型建立中需要对产品的明细、形状特征等方面进行描述[1]。对于VMS而言，要实现产品实施过程的全部继承必须具备完整的产品模型。因此在虚拟制造中的产品模型不再是单一和静止的，它可以运用抽象的技术实现各种模型面貌的提取。工艺模型主要指的是在制造过程中对产品的工艺参数和关于产品功能的各种因素进行联系，最终实现对产品模型和生产模型之间相互作用的反映。

1.2虚拟制造技术中的仿真技术仿真指的是通过计算机实现复杂现实系统的抽象化和简洁化最终形成的系统模型，并且在仿真的基础上对模型进行应用，最终得到相应的系统性性能分析。仿真主要以系统模型为主体的研究方法，它对实际的生产系统没有直接的干扰作用，并且仿真系统可以对计算机的计算能力进行应用，实现在短时间内完成在实际工作中需要很长时间的工作，有效缩短了生产决策的时间，最大化的避免了对人力、物力和资金的投入以及浪费。计算机技术还有很好的仿真修复功能，最大化的保证了方案的最优。仿真技术过程的主要步骤有：系统研究、数据收集、系统模型建立、仿真算法的确定、仿真模型的计算、仿真模型的运行、结果的输出和分析。

1.3虚拟制造中的虚拟现实技术虚拟现实技术目的是改善计算机的交互方式，提高计算机可操作性，它是在对计算机图形系统和多种显示以及控制等接口设备的基础上，以交互的三维环境为人提供沉浸体验的技术。虚拟现实技术主要由图形系统和多种接口设备的组成，使人在虚拟环境中感受到真实的沉浸感觉，交互性计算机系统是虚拟现实系统的基础。虚拟现实系统中有操作者、机器和人机接口。它帮助提升人和计算机间的和谐度，同时也是最有力的仿真工具[2]。在VRS的作用下实现对真实世界的模拟。关于虚拟制造和实际制造关系则如图1所示。在用户交互输入以及输出修改虚拟环境的条件下，使人达到身临其境的沉浸感觉。VM的关键技术之一就是虚拟现实技术。

2、机械虚拟样机技术研究

虚拟样机技术在机械工程设计中为被称作机械系统动态仿真技术，它是在二十世纪八十年代在计算机技术的快速发展中发展起来的一种计算机辅助技术。在计算机建立样机模型后，对模型的多种动态性能进行具体的分析，最后对样机方案实现改进。【4】用数字化模型代替物理性的样机。通过虚拟样机技术的作用，简化了机械产品的设计开发过程，有效缩短产品开发的时间，最大程度降低产品的开发成本和费用，实现产品质量和系统性能的提升，使设计产品实现最优化和最具创新性。综合以上优势，该技术一经出现就受到了众多工业发达和高等院校及设计和生产企业的重视，许多著名的产品开发设计者都对该技术进行了引入并运用在自身产品的开发中，并且取得了极好的经济和生产效益。结语总之，虚拟制造技术主要是指在机械制造中，通过对机械的制造过程进行仿真和模拟，目的是为了提升产生生产的效率，最大程度降低机械产品的生产成本。从二十世纪九十年代到现在，虚拟制造技术在得到了迅速的发展，其在现代机械工程设计中的应用也更加广泛，逐渐成为现代机械工程设计中的最关键的技术。虚拟制造技术是现实技术和计算机仿真技术在机械制造中的综合应用。

参考文献：

[1]戴晴华,易迪升,田文胜,等.虚拟制造技术及其在工程机械中的应用[J].中国工程机械学报,2010,02:184-189.

虚拟制造技术范文第3篇

先进机械制造技术随着新技术的进步得到了快速的发展，在制造生产的不同要求下，先进制造技术拥有了一些比较成熟的制造模式。

1.1并行工程并行工程模式是先进机械制造技术的基础模式。传统的机械制造是按照生产顺序逐步生产制造，容易出现问题，整个生产制造效率比较低。并行工程在设计初期就可以利用三维软件进行整体的设计，并利用仿真软件对机械产品模型进行仿真，这就可以在产品设计初期就解决制造时可能存在的问题。并行工程中，生产制造过程是将整个生产任务分给若干个小组进行同时制造，同时将生产信息实时交流，保证整个生产的顺利。但是目前我国的并行工程也存在一些问题，比如没有国产的商品化软件，并行的深度和广度也还不够，这都需要进一步的研究。

1.2虚拟制造虚拟制造是并行工程的重要基础技术，它是借助计算机技术将需要设计的机械产品进行仿真，在电脑中将产品呈现在人们面前。通过仿真能够发现设计初期存在的一些问题，保证制造的成功率，从而可以降低生产成本，使产品的整个设计周期大大缩短。目前，虚拟制造技术在机械制造行业中已得到了广泛应用，不论是整个产品的整体呈现，还是功能的检测，或者产品的测试环节，虚拟制造都发挥着重要的作用。

1.3敏捷制造敏捷制造属于社会分工细化的一个产物，它是指制造企业在接受设计生产任务时，通过快速的协调技术人才、制造厂房以及制造原料等各种资源，实现制造的敏捷化。它的目的就是让企业能够对不断变化的市场做出快速的反应。比如一艘船舰的生产制造过程，制造企业需要协调多方技术人员，联系各个原料供应商以及制造生产车间，才能够保证船只的快速制造。

1.4绿色制造随着环境污染越来越严重，国家也推出了可持续发展战略，先进机械制造技术行业中也出现了绿色制造发展模式。绿色制造的目的就是为了保护环境，避免资源的浪费。它的实现方式就是在机械产品的设计、制造以及运输的各个环节中考虑节约和环保，比如采用环保原料，使用环保新工艺等。

2先进机械制造技术模式发展的方向

随着新技术的发展以及人们对机械制造新需求的产生，先进机械制造技术的模式需要新的发展。目前，先进机械制造技术模式发展的趋势主要有以下几个。

2.1精密工程技术社会的不断发展使人们对机械产品的要求也在不断的提高，比如现在的精密仪器和电子产品要求的精度都非常高。一般的机械加工方法是满足不了高精度要求的，所以制造业需要发展精密工程技术来满足如今的制造精度要求。

2.2微型系统制造技术社会的需求促使机械产品的体积越来越小，比如现在医学上希望拥有可以注入到血管中的微型机器人，以帮助医生医治病人。这些机器人的体积非常小，需要低至1毫米左右，这就需要微型系统制造技术才能够实现。

2.3可持续发展制造技术可持续发展制造技术是为了实现环境保护而产生的模式，它不仅仅要求在产品生产环节保证环保，而且在产品的整个使用环节也要环保。这就要求企业在产品设计初期就要考虑到产品整个生命周期的环保性，最大化的减少对环境的污染。

3结语

虚拟制造技术范文第4篇

1．从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要。

2．从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥。

3．从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节。

4．从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量。

5．机械制造技术的发展趋势可以概括为：（1）机械制造自动化。（2）精密工程。（3）传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。

下面对自动化技术给予论述和展望。机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。

一、集成化

计算机集成制造（CIMS）被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。CIMS作为一个由若干个相互联系的部分（分系统）组成，通常可划分为5部分：

1．工程技术信息分系统包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程分析（CAE），计算机辅助工艺过程设计（CAPP），计算机辅助工装设计（CATD）数控程序编制（NCP）等。

2．管理信息分系统（MIS）包括经营管理（BM），生产管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），财务管理（FM）等。

3．制造自动化分系统（MAS）包括各种自动化设备和系统，如计算机数控（CNC），加工中心（MC），柔性制造单元（FMS），工业机器人（Robot），自动装配（AA）等。

4．质量信息分系统包括计算机辅助检测（CAI），计算机辅助测试（CAT），计算机辅助质量控制（CAQC），三坐标测量机（CMM）等。

二、智能化

智能制造系统可被理解为由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，该系统在制造过程中能进行智能活动，如分析、推理、判断、构思、决策等。在智能系统中，“智能”主要体现在系统具有极好的“软”特性（适应性和友好性）。在设计和制造过程中，采用模块化方法，使之具有较大的柔性；对于人，智能制造强调安全性和友好性；对于环境，要求作到无污染，省能源和资源充分回收；对于社会，提倡合理协作与竞争。

三、敏捷化

敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求做出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，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基础的。敏捷制造是现代集成制造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路，它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平，是现代集成制造系统的发展方向。

四、虚拟化

“虚拟制造”的概念于20世纪90年代初期提出。虚拟制造以系统建模和计算机仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多媒体技术等高新技术为一体，是一项由多学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造利用信息技术、仿真计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防的措施，从而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。

五、绿色制造技术的应用及绿色设计

若从节能、降耗、缩短产品开发周期的角度出发，诸如快速成形技术、并行工程及敏捷制造、虚拟制造、智能制造和网络制造等先进制造技术都可纳入绿色制造技术的应用范畴。不过目前能将绿色制造技术真正应用于企业生产的，也是较为成功的应用，只要集中在汽车、家电等支柱产业上。如绿色制造技术在汽车行业上的应用。

（1）节约资源方面：将“绿色燃料”天然气作为汽车的能源，它的燃料同汽油相比，CO降低70%，非甲烷类降低80%等，同时也消除了铅、苯等有害物质的产生。

（2）采用新设计的加工工艺方面：2000年3月，博世、康明斯、卡特彼勒等国外著名的汽车发动机公司，发动了“绿色柴油机行动”，在技术上作了较大的改进，大大降低了汽车尾气的排放。

（3）适用于环境友好的材料方面：世界上著名的汽车生产企业，使用新材料来替代以前使用的石棉、汞、铅等有害物质，采用轻型材料——铝材制造车身，使汽车重量减少40%，能耗也降低了。

（4）部件回收在制造方面：从1990年中期，美国仅汽车零件回收、拆卸、翻新、出售一项，每年就可获利数十亿美元。

六、清洁化

虚拟制造技术范文第5篇

1.1虚拟现实技术的基本要素

基于虚拟现实技术的虚拟世界能够满足下列要求：首先，凸显那些实际存在，然而由于某种原因导致人类难以达到的区域，比如宇宙空间、核反应堆或者人体内部等距离非常遥远、具有很大危险性、亦或根本无法进入的领域，这时能够通过计算机进行作业和感受；其次，反映那些实际根本不存在的事物，和实际存在的事物进行比较，比如世界杯足球赛的模拟比赛就是一个非常典型的案例[3]；再次，发明在现实世界里不可能存在，并且日后也不可能存在的崭新世界，致使人类步入这一全新的世界之后，能够得到同现实世界完全不同的感受，比如，时空的转变、验证木星等星球上有没有人类生存的环境以及相应措施等。

1.2虚拟现实技术的关键技术

在VRT当中，通常不仅包括高性能计算机系统软硬件设备，而且还有实时三维图形系统与虚拟现实交互尖端技术。通过利用实时三维图形系统，能够产生有逼真感的图形，这些图像具有三维全彩色、明暗、纹理以及阴影等特点。而虚拟现实是一种交互式与高端的计算机显示技术，通常双向对话是它的一种非常重要工作途径。在开展虚拟现实交互技术时，人往往是主动的，必须参与，而不再担任观众，有些时候甚至还担当主人的任务。

2虚拟技术在现代机械工程中的作用

2.1缩短产品的开发和生产周期

当代机械产品研发能够全面利用计算机仿真技术，不但可以仿真实现产品的研发与生产过程，而且还不用消耗实际的资源与能量，然而却可以真实反映产品的相关状况。虚拟设计技术在概念设计与方案论证当中通常用虚拟模型来取代现实模型验证设计方案，很好地规避了以往设计模式中设计阶段的出现过的失误对工期与成本的巨大影响将以不断扩大的方式向后续阶段进行传播的问题，这样可以更加高效地降低新产品开发的周期，从而提高新产品设计品质与效率[4]。

2.2提升产品制造成功的概率

VRT虚拟技术通过对实际制造活动中的人、事物、信息及其制造过程展开全面的仿真活动，通过从虚拟环境中得到的各种信息，能够及时发掘制造中可能产生的问题，感受未来产品装配的特性与功能或者装配系统的运行状态，进而能够做出预见性的决策和优化实施计划。在产品大量生产之前就采取预防办法，最终实现产品一次性制造成功，保障产品一次制造均不失败。

2.3降低产品开发成本

应用系统仿真软件在不同虚拟环境中精确地模拟系统的运动状态，它能够在计算机上便捷地修改设计中存在的缺陷，模拟实验不同的设计计划，通过对整个系统进一步改进，最终得到最优设计方案，从而做出物理样机。这样就规避了以往设计中不断通过物理样机验证然后修改设计方案的过程，在很大程度上减少了实验成本[5]，然后按照经验把成本层层分解到各子装配体与零件当中，再对比零件的实际价格与预计成本之间的差异，进而降低产品的开发成本。

3虚拟技术在现代机械工程中的应用领域

3.1虚拟制造

所谓虚拟制造（VM）是指将计算机仿真与虚拟现实技术作为技术支持，通过对产品设计和制造等过程开展统一建模，然后在产品设计阶段及时地、并行地仿真产品，对将来制造整个过程及其产品设计的主要影响，进而预测产品功能与特性、可制造性以及成本等，然后更加高效地、柔性灵活地开展生产，最终使新产品开发能够一次实现成功[6]。虚拟制造技术的应用能够从本质上转变现行的制造方式，对将来制造业的发展将会产生极其深远的影响，为整个制造业带来翻天覆地的变化。

3.2虚拟仪器

所谓虚拟仪器（VI）是指一种应用计算机技术与电子技术发展起来的智能化设备，与以往仪器相比，其在概念与功能上有着很大创新。虚拟仪器利用计算机软件把通用计算机和基本的信号采集及其调理硬件紧密结合了起来，实现了传统仪器所具备的和无法具有的作用。虚拟仪器能够使用一样的硬件系统，运用不同的软件就能够实现功能几乎完全不同的各类测量，从而使得测试仪器的费用很大程度的降低，而且操作非常方便，降低了测试仪器的操作与维护的时间和复杂性等。

3.3虚拟产品开发

目前，虚拟产品开发使用计算机及其工艺技术来研发和研究零部件，而且在装配与制造等整个过程中运用相关信息，最终建立全部产品总体模型[7]。而在虚拟产品开发环境当中，产品只被当成一种数学模型，所以不仅修改方便快速，而且能够减少成本，降低设计时间，提升产品品质。即便面对的是一种复杂产品，也仅仅需要制作一次最终的实物模型，最终使得新产品开发能够获得一次性成功。

4结束语

虚拟制造技术范文第6篇

1.1虚拟制造技术

现代机械制造技术当中的虚拟制造技术是指以仿真技术和虚拟技术作为前提条件，根据机械设计制造整个过程当中机械产品的特性建立模型，通过应用计算机，来模拟和仿真操作机械产品设计制造的整个过程。在将虚拟制造技术引入机械设计制造的时候，可以优化实际的方案策略，以更加科学、合理地配置有关的生产资源，这样能够大大地减少企业的生产费用，提高企业的竞争优势。同时，虚拟制造技术是机械制造敏捷的一种重要实现方式，可以有效地突破传统的机械产品设计制造形式，以更加均衡地处理产品性能、产品作业风险、产品生产精度，以及产品制造成本之间的关系。不仅仅是这样，应用虚拟制造技术，还可以实时地立足于用户的实际需要，以及科学地修改机械制造产品，从而使得机械设计制造更加具有针对性。

1.2柔性制造技术

现代机械制造技术当中的柔性制造技术是指以成组技术作为前提条件，通过传统意义上的数控机床(可划分成多台台数和不一样的种类)，以及数控柔性机床充当核心。在柔性制造技术和它的应用系统当中，能够以应用自动化物流系统的形式来连接有关的设备和装置。虽然自动化制造系统的一种就是柔性制造技术，但是变批量的特征比较显著地呈现在了生产形式上。在当前的工作实践当中，都要求应用柔性制造技术来实现相关机械产品的更新换代。通过不断地总结工作实践经验，我们发现：柔性制造技术可以有效地统一所牵涉到的对象（一般是成组地出现）来确定有关的工艺过程，且能够科学地选择装置设备和有关数控加工机械，实现批量地生产工件的目的。尤为重要的一个方面是：在应用柔性制造技术的时候，可以一起进行加工制造和生产管理这两项工作，在进行焊接、冲压、加工等一系列操作的时候，应用柔性制造技术能够大大地增加企业的经济效益。

2现代化机械制造技术的发展趋势分析

2.1全球化可以说，现代机械制造技术的全球化是机械制造行业的一个非常重要的发展趋势。近些年以来，在一系列的工业领域当中，无论是对于大企业，还是中小企业来讲，国际化经营是必不可少的一个重要因素。一是因为计算机网络通讯技术的不断进步，提供了经营管理、产品研发和信息交流的一种国际化的方式，这就促使着企业朝着合作和竞争的双重方向进行发展，这种发展使得国际市场之间的竞争加剧。二是因为国内市场与国际市场之间的竞争日趋激烈，比如在机械制造行业当中，国内外的一些企业在如此的竞争当中不断地淘汰，一些依旧占有国内市场份额的企业为了求得生存和发展，就需要开拓新型的市场。在这两种原因的互相影响之下，推动着世界化制造行业的发展。

2.2智能化通过机器设备来取代人做一些比较复杂的工作，这种发展趋势具有必然性。目前形势下，生物技术、计算机智能，以及人工智能技术的不断进步推动着现代化机械制造技术的智能化发展，其中，重点体现为智能诊断、智能控制、智能加工、智能计算、智能设计和机器人学等一系列的方面，我们能够发现不少的企业已经在生产的整个过程当中应用机器人。在整个的制造过程当中，系统可以对工作的状态进行自动化的检测，在发生故障的过程中可以进行自动化地调整，以实现最为理想的工作状态。

2.3云制造云制造是一种针对服务的网络化制造的新型模式，它将制造资源当成一种服务，以云平台的形式提供给广大的用户，切实地给广大的用户提供能够实时地获取、优质价廉和按需应用的一系列制造服务，它是创新制造资源分配与共享的一种模式。

2.4自动化自动化属于一个动态性的概念，当前，机械制造自动化的发展趋势重点体现在适应现代化生产模式的制造环境、柔性制造技术、制造敏捷化、制造全球化、调度与规划制造过程、制造单元技术、人机一体化制造系统、系统技术与集成系统等一系列的方面。

2.5低碳化在我国企业经济迅速发展的过程中，给环境所造成的威胁是比较大的。对企业的产业结构进行调整，以转变企业的发展模式，坚持可持续的发展日益得到了人们的肯定。目前形势下，我国倡导低碳化的经济发展，严格地限制一部分高污染和高耗能的企业，而现代机械制造业的浪费与污染都是非常严重的，怎样更加有效地减少污染与能耗引起了人们的广泛关注。机械制造的低碳化发展，就需要在机械制造技术当中融入节约、可持续额和环保的思想，以低碳化的包装、低碳化的工艺、低碳化的设计、低碳化的选材和回收再利用等一系列的策略对现代机械制造技术进行改进和优化，从而提高能源与原材料的使用效率，通过最少的费用，实现最大的企业效益。

3结语

虚拟制造技术范文第7篇

1.1虚拟制造技术现代机械制造技术当中的虚拟制造技术是指以仿真技术和虚拟技术作为前提条件，根据机械设计制造整个过程当中机械产品的特性建立模型，通过应用计算机，来模拟和仿真操作机械产品设计制造的整个过程。在将虚拟制造技术引入机械设计制造的时候，可以优化实际的方案策略，以更加科学、合理地配置有关的生产资源，这样能够大大地减少企业的生产费用，提高企业的竞争优势。同时，虚拟制造技术是机械制造敏捷的一种重要实现方式，可以有效地突破传统的机械产品设计制造形式，以更加均衡地处理产品性能、产品作业风险、产品生产精度，以及产品制造成本之间的关系。不仅仅是这样，应用虚拟制造技术，还可以实时地立足于用户的实际需要，以及科学地修改机械制造产品，从而使得机械设计制造更加具有针对性。

1.2柔性制造技术现代机械制造技术当中的柔性制造技术是指以成组技术作为前提条件，通过传统意义上的数控机床(可划分成多台台数和不一样的种类)，以及数控柔性机床充当核心。在柔性制造技术和它的应用系统当中，能够以应用自动化物流系统的形式来连接有关的设备和装置。虽然自动化制造系统的一种就是柔性制造技术，但是变批量的特征比较显著地呈现在了生产形式上。在当前的工作实践当中，都要求应用柔性制造技术来实现相关机械产品的更新换代。通过不断地总结工作实践经验，我们发现：柔性制造技术可以有效地统一所牵涉到的对象（一般是成组地出现）来确定有关的工艺过程，且能够科学地选择装置设备和有关数控加工机械，实现批量地生产工件的目的。尤为重要的一个方面是：在应用柔性制造技术的时候，可以一起进行加工制造和生产管理这两项工作，在进行焊接、冲压、加工等一系列操作的时候，应用柔性制造技术能够大大地增加企业的经济效益。

2现代化机械制造技术的发展趋势分析

2.1全球化可以说，现代机械制造技术的全球化是机械制造行业的一个非常重要的发展趋势。近些年以来，在一系列的工业领域当中，无论是对于大企业，还是中小企业来讲，国际化经营是必不可少的一个重要因素。一是因为计算机网络通讯技术的不断进步，提供了经营管理、产品研发和信息交流的一种国际化的方式，这就促使着企业朝着合作和竞争的双重方向进行发展，这种发展使得国际市场之间的竞争加剧。二是因为国内市场与国际市场之间的竞争日趋激烈，比如在机械制造行业当中，国内外的一些企业在如此的竞争当中不断地淘汰，一些依旧占有国内市场份额的企业为了求得生存和发展，就需要开拓新型的市场。在这两种原因的互相影响之下，推动着世界化制造行业的发展。

2.2智能化通过机器设备来取代人做一些比较复杂的工作，这种发展趋势具有必然性。目前形势下，生物技术、计算机智能，以及人工智能技术的不断进步推动着现代化机械制造技术的智能化发展，其中，重点体现为智能诊断、智能控制、智能加工、智能计算、智能设计和机器人学等一系列的方面，我们能够发现不少的企业已经在生产的整个过程当中应用机器人。在整个的制造过程当中，系统可以对工作的状态进行自动化的检测，在发生故障的过程中可以进行自动化地调整，以实现最为理想的工作状态。

2.3云制造云制造是一种针对服务的网络化制造的新型模式，它将制造资源当成一种服务，以云平台的形式提供给广大的用户，切实地给广大的用户提供能够实时地获取、优质价廉和按需应用的一系列制造服务，它是创新制造资源分配与共享的一种模式。

2.4自动化自动化属于一个动态性的概念，当前，机械制造自动化的发展趋势重点体现在适应现代化生产模式的制造环境、柔性制造技术、制造敏捷化、制造全球化、调度与规划制造过程、制造单元技术、人机一体化制造系统、系统技术与集成系统等一系列的方面。

2.5低碳化在我国企业经济迅速发展的过程中，给环境所造成的威胁是比较大的。对企业的产业结构进行调整，以转变企业的发展模式，坚持可持续的发展日益得到了人们的肯定。目前形势下，我国倡导低碳化的经济发展，严格地限制一部分高污染和高耗能的企业，而现代机械制造业的浪费与污染都是非常严重的，怎样更加有效地减少污染与能耗引起了人们的广泛关注。机械制造的低碳化发展，就需要在机械制造技术当中融入节约、可持续额和环保的思想，以低碳化的包装、低碳化的工艺、低碳化的设计、低碳化的选材和回收再利用等一系列的策略对现代机械制造技术进行改进和优化，从而提高能源与原材料的使用效率，通过最少的费用，实现最大的企业效益。

3结语

虚拟制造技术范文第8篇

关键词:LXI、ATE、自动测试系统、智能化、虚拟技术、总线接口技术VXI

一、前言

中国电子测量技术经过40多年的发展，为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流，中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路，特别是经过“九五”期间的发展，我国电子测量技术在若干重大科技领域取得了突破性进展，为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。进入21世纪以来,科学技术的发展已难以用日新月异来描述。新工艺、新材料、新的制造技术催生了新的一代电子元器件,同时也促使电子测量技术和电子测量仪器产生了新概念和新发展趋势。本文拟从现代电子测量技术发展的三个明显特点入手,进而介绍下一代自动测试系统的概念和基本技术,引入合成仪器的概念，面向21世纪的我国电子测量技术的发展趋势和方向是：测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化；测量数据管理的科学化、标准化、规格化；测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中，并发挥其主导作用。

二、测试技术现状及其存在的问题

现在人们通过实践已越来越认识到测试技术的重要性，国内测试技术也已有了很大的发展，现在已基本上采用了标准化、模块化设计体制。已从CAMAC、PC总线、STD总线向VXI、PXI总线发展，从堆叠式测试系统向标准化、模块化测试系统发展，并先后研制出国产化VXI模件、VXI测试系统及PXI系统，使我国测试系统技术水平逐步进入国际先进行列。在航天器、武器系统的单元系统中也设计了自检测功能，但在实用的自动测试系统中，尤其在武器系统的测试中，缺少实用的人工智能测试技术，故障诊断水平低、实用性差、网络化水平低。从测试体制的变革方面，国内尚没有边缘扫描技术和完善的智能内装测试系统。因此，与国外存在比较大的差距，国外20世纪八十年代末，九十年代初即提出了内装测试系统和可测试性概念，随后研制出了设备，并制订出了相应标准。近年来中国测量技术的可靠性和稳定性问题得到了很多方面的重视，状况有了很大改观。测试技术行业目前已经越过低谷阶段，重新回到了快速发展的轨道，尤其最近几年，中国本土测量技术取得了长足的进步，特别是通用电子测量设备和汽车电子设备的研发方面，与国外先进产品的差距正在快速缩小，对国外电子仪器巨头的垄断造成了一定的冲击。随着模块化和虚拟技术的发展，为中国的测试测量仪器行业带来了新的契机，加上各级政府日益重视，以及中国自主应用标准研究的快速进展，都在为该产业提供前所未有的动力和机遇。从中国电子信息产业统计年鉴中可以看出，中国的测试测量仪器每年都以超过30%以上的速度在快速增长。在此快速增长的过程中，无疑催生出了许多测试行业新创企业，也催生出了一批批可靠性和稳定性较高的产品。拥有中国该领域唯一重点实验室的中国电子集团公司第41研究所，凭借着本土测试领域的龙头地位，通过属下的青岛兴仪电子设备有限责任公司，成功地实现了由技术到产品的转化，开发出了多款具有很高技术水平的产品。该所研制出的高纯微波合成信号发生器、微波噪声系数分析仪、便携式射频频谱分析仪、2.5Gb/sSDH/PDH数字传输分析仪、高性能的光通讯设备，包括光谱分析仪和高性能微型光时域反射计，还有高速数字示波器等，目前都已经形成比较完整的产品系列。其中AV1489型高纯微波合成信号发生器采用全正向设计方法，突破了高纯度微波频率合成等多项关键技术；AV3984型微波噪声分析仪突破了智能微波噪声源等多项关键技术；AV4022型便捷式射频频谱分析仪突破了小型化设计与制造等关键技术，还有高性能的AV3600系列的宽带矢量网络分析仪，DT系列数字电视码流实时检测仪等。另外，该所还与海信集团一道，研制出了数字电视全部四个层次上的测试仪器。无疑这对中国的数字电视产业的发展将起到很大的推动作用。这些仪器除了能解决所有通用协议分析外以及物理层的各种指标的测试外，还有一个很重要的特点，就是结合中国数字电视标准和特点，保留了很好的可升级性。

三、电子测量技术的发展方向

我国测试技术已经进入标准化设计阶段，而且已采用了工业界先进的计算机I/O总线标准和数字化总线、仪器总线相结合的标准，逐步接近国际先进水平。但如何进一步发展，发展的主要内容是什么，这是摆在从事测试技术的每个工程人员需要认真思索的问题。任何技术的发展均取决于社会发展的需求。根据安捷伦公司在1996年对检测成本统计：硬件成本6%，检测开发24%，检测操作57%，维护成本占13%。除了硬件成本外，其它三项基本是软件开发、维护、操作成本。因此，对TPS的开发、移植、维护、重用，应是测试系统的重要研究内容。因此，美国在ABBET（广域测试）对测试软件作了重点描述和规范。它以信息模型对测试信息进行规格化描述，消除了层次间测试信息移植、共享和应用的障碍。将测试从宏观上划分为产品描述层、测试策略和要求层、测试过程层、测试资源管理层、仪器控制层等内容。其根本目的是建立一种通用的ATS开放系统体系结构，从该体系结构再衍生出由具体硬件、软件和系统实现的体系结构，达到测试贯穿于产品从设计思想到装备现场的整个寿命周期，包括从一个寿命周期阶段到另一个寿命周期阶段相关测试信息的传递；生成所需测试程序与过程中信息的使用；故障隔离和修理时，在编写报告和诊断操作中测试维护信息收集和诊断信息反馈。同时通过渐近方法确定ATS开放系统体系结构。计划了四个发展项目，每个发展项目完成后，产生一个ATS开放系统体系结构的完好部件，从而增加了该体系结构的开放程度与能力水平。四个发展项目分别解决“仪器互换性和互操作性”、“TPS可移植性和互操作性”、“寿命周期信息交换”、“过程与工具”。通过四个发展项目产生了ATS信息架构和软件架构。在测试领域对人工智能技术应给予高度重视。

3.1总线接口技术

总线是所有测试系统和故障诊断系统的基础和关键技术，是系统标准化、模块化、组合化的根本条件，国内外都是依据总线系统来组建各类测试系统，以确保硬件、软件、系统级的兼容性、互换性和重构功能，研究和开发总线系统是设计、研制开放式体系结构的核心任务，也是测试系统技术研究的关键技术。

采用总线结构设计的系统，具有简化系统设计、可靠性高、维护性好、产品易于升级换代，便于组织生产工艺和成本低，真正能变串行生产为并行生产等重要优点。VXI总线技术是二十世纪末出现的一个新的母线技术。它首先出现于美国，应用于美国空军电子测量仪器。VXI总线将VME总线和GPIB结合起来构成一个新的标准，这种模块式仪器平台可以满足未来仪器应用的需要，使电子测量仪器和系统步入一个新的发展时期。VXI总线是一个新的行业标准接口母线，是一种完全开放的、适应多厂家仪器产品（模块、插卡式）的行业标准。这个标准的推出有三个原因：一是适应技术发展的要求，二是多厂家的仪器缺乏互联性，三是军方的需要，而且这是最重要的一个方面。军方需求什么？一是军用电子测量仪器战争现场所强调的便携性，VXI可以大大减小设备的体积和重量；二是大大提高测试速度，VXI比GPIB的速度可提高40倍；三是测试系统的适应性、灵活性大为提高；四是价格适中；五是有利于充分发挥计算机的作用。

通用测试技术基础的关键技术

3.2软件平台技术

软件是组建系统核心技术之一，对于测试软件、TPS可兼容、可移植和重用一直是测试系统的关键技术。拟建立测试软件通用平台，重点研究CORBA、DCOM、COM等中间件语言。

这些软件充分利用了现今软件技术发展的最新成果，在基于网络的分布式应用环境下实现应用软件的集成，使得面向对象的软件在分布、异构环境下实现可重用、可移植和互操作。主要原理是引入中间件（Middleware）作为事务，完成客户机（Client）向服务对象（Server）提出的业务请求，实现客户与服务对象的完全分开，客户不需要了解服务对象的实现过程以及具体位置。

同时提供软总线机制，使得在任何环境下，采用任何语言开发的软件只要符合接口规范的定义，均能集成到分布式系统中。

同时对现有的IVI、Vpp、SQL、ODBC、VRML语言等进行应用研究。

3.3专家系统技术

由于专家系统具有很好实用性，已被广泛应用于科学、工程制造，尤其是宇航领域得到了广泛应用。美国自由号空间站、欧洲尤里卡平台、哥伦布空间舱，以及日本的吉姆舱都设计了故障诊断专家系统。在新一代载人航天器——航天飞机、载人飞船，作为可靠性的重要保障手段之一的故障诊断专家系统得到了广泛应用。“自由号”空间站是美国大型载人航天工程。由于该工程结构庞大，设计复杂以及高可靠和高自主性要求，基于人工智能的故障诊断专家系统是其重要组成部分。NASA投入大量资金用于空间站系统级管理、故障诊断以及分系统级故障诊断专家系统的研制工作，包括诊断推理专家系统。由于故障诊断专家系统以其在实际应用中发挥的作用和取得的效益受到了工程界的普遍重视，专家系统已成为故障诊断技术发展的主流。专家系统是一门综合性很强的学科，开发一个成功的专家系统需要系统设计人员与应用领域中的人类专家密切合作，一般将专家系统的设计人员称为知识工程师（KnowledgeEngineer），将参加专家系统开发的人类专家称为领域专家（DomainExpert）。专家系统（ExpertSystem）是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。专家系统内部含有大量的某个领域的专家水平的知识与经验，能够运用人类专家知识和解决问题的方法进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，来解决该领域的复杂问题。从处理问题性质看，专家系统善于解决那些不确定性、非结构化的问题，主要用于知识处理，而不是数据信息处理。从处理问题的方法看，专家系统则主要依靠知识表达技术、知识推理、知识收集和编码，知识存贮和编排，建立知识库及其管理系统，利用专家知识和经验求解专门问题，而不是数学描述的方法来解决问题。从系统结构看，专家系统则强调知识与推理的分离，因而系统具有很好的灵活性和扩充性。从知识推理能力看，专家系统的工作是在环境模式驱动下的知识推理过程，而不是在固定程序控制下的指令执行过程。从咨询解释能力看，专家系统不仅对用户的提问给出解答，而且能够对答案的推理过程做出解释，提供答案的可信度评估。专家系统能不断对自己的知识进行扩充、完善和提炼。而传统程序都无法做到。专家系统内部包括两个主要部分：知识库和推理机。因为专家系统依赖于推理，它必须能够解释这个过程，所以它的推理过程是可检查的，解释机是复杂专家系统的一个必要部分。

由于专家系统具有很多突出优点，如：适应强。它能在任何计算机硬件上使用。专家系统是专家知识的集成，具有高水平的复合性，由几个专家复合起来的知识，其水平可能会超过一个单独的专家，而且复合专家知识在任何时候可同时和持续地解决某一问题。而且持久性好。专家知识是持久的，不会像专家那样会退休，或者死亡，专家系统可以比专家反应更迅速或更有效。某些突发的情况需要响应得比专家更迅速，因此实时的专家系统具有重要应用。

专家系统的广泛应用促进了专家系统的发展。一般诊断专家系统开发可以采用高级程序语言、通用人工智能语言、专家系统工具，也叫专家系统外壳来进行。

根据需求采用专家系统工具来开发故障诊断专家系统。因为，专家系统工具是一个具有知识表示和推理机的基本框架系统，能保证快速、高质量的组建、开发出故障诊断专家系统。因此，研究和开发专家系统和专家系统工具是组建测试系统和故障诊断系统的基础和关键技术，是测试技术的重要研究内容。

3.4虚拟测试技术

通过虚拟测试系统，可以使产品历经虚拟设计、虚拟加工、虚拟装配、产品性能虚拟测试和虚拟使用全过程。虚拟测试的结果信息可用于优化、改进虚拟制造技术中有关的设计和过程参数。由于虚拟测试在虚拟制造技术中应用的普遍性，能促进整个虚拟制造技术体系更为完备和工程实用化。因此，开展虚拟制造环境的虚拟测试技术研究和应用具有重要而深远的意义，而计算机技术、虚拟技术和测试技术的发展，以及大量工程实用数据的积累，也使得建立虚拟测试系统具备了现实的可能性。我们开展虚拟测试技术研究，就是用虚拟工程概念解决型号研究中的实际测试问题。通过构造型号虚拟测试环境解决型号研制过程中的测试具体问题，包括参数精度测试，各种物理参数的虚拟产生，过程测试方法的模拟、测试程序的执行检测，对象模拟，以及虚拟模发、模飞等。

通过构建军事装备或大型工程的虚拟测试环境，建造一个通用的虚拟测试平台，可以适应各种型号模拟测试试验，对每种型号的测试需求均可在此通用的虚拟测试平台进行试验验证测试，通过虚拟测试验证，修正、完善军事装备的设计、提高研制质量；同时在明确军事装备和大型工程需求情况下通过虚拟测试环境可对需要设计的测试发射控制系统和各类测试分系统体系结构（分布式多总线复合结构或嵌入式单机箱系统）、系统组成、配置、功能模块要求、实时性、传输性、可靠性、维护性均可在通用的虚拟测试平台上完成演示验证，进行完善设计和研制。当前，虚拟测试的研究和应用主要集中在两方面：

一是基于虚拟仪器技术的虚拟测试，基于虚拟仪器技术的虚拟测试的核心思想是“软件就是仪器”。其实现途径是在一定硬件基础上，利用计算机和软件及相应算法来替代传统测量仪表和装置，如：信号调理与传输仪表，信号显示记录仪、存储仪表、信号分析与处理仪表，以及有关控制、监控环节。

另外，就是基于虚拟现实技术的虚拟测试。基于虚拟现实技术的虚拟测量，则是在虚拟现实环境下，借助多种传感器和必要的硬件装备，根据具体需求，完成有关的测量任务。在虚拟环境下可以设计、构建所需要的虚拟测试系统，进行虚拟测试、虚拟测量操作、测量过程仿真及虚拟制造中的虚拟测试等。

在虚拟现实环境下进行虚拟测试，能够将人、测量设备、测量系统模型和测量仿真软件集成于一体，提供良好的人机交互和反馈手段，产生逼真效果。然而目前虚拟现实的硬件设备和工具价格昂贵，VR技术在测量领域的应用应注重技术功能的实现，不必追求高档的、完全的VR环境。

上述两类虚拟测试最大区别是：基于虚拟仪器技术（VI）的虚拟测试尽管也被称做“虚拟”，但是，它不可能完全虚拟，其中，被测量对象模拟化不虚，传感器不虚，数采不虚，测量操作不虚，测量结果不虚。而基于虚拟现实技术的虚拟测试，一般强调交互和沉浸，首先要使参与者有“真实”的体验，为了达到这个目的，就必须提供多感知的能力。目前基于虚拟仪器技术的虚拟测试和基于虚拟现实技术的虚拟测试日趋走向集成和融合。虚拟测试可以降低实际测试操作的费用，减少在危险环境中实际操作的危险性，虚拟测试所具有的拟实性、灵活性和低成本，使之成为虚拟现实技术的一个主要应用领域。尤其在虚拟制造中具有重要作用，它贯穿于虚拟设计、虚拟加工制造、虚拟装备以及产品性能检测和使用的全过程，实现虚拟制造各个阶段有机衔接，推进虚拟制造技术的发展和工程化。因此，开展虚拟制造环境的虚拟测试技术研究和应用具有重要而深远的意义，而计算机技术，虚拟技术和测试技术的发展，以及大量工程实用数据的积累，也使得建立虚拟测试系统具备了现实的可能性。

四、展望未来

综上所述,21世纪的电子测量仪器随着芯片技术和DSP技术的发展将达到前所未有的高性能,随着计算机技术与仪器的进一步融合,仪器的易操作性,易升级性,测量能力,数据处理和分析能力,都得到了大幅度提高。与此同时,软件无线电正越来越多地被应用到各个领域,仿真技术将为用户的设计和验证提供了更加强大和方便的工具。自动测试系统经历了从GPIB系统到VXI系统,从VXI系统到VXI与GPIB混合系统的发展历程,越来越多的军工用户希望拥有一种长寿命且高性能的系统标准体系来承担日益复杂的测试压力和维护成本的压力,面对未来的挑战,LXI仪器将在继承现有测试技术的基础之上,为下一代测试技术和测试仪器,特别是ATS测试系统的革新带来新的希望。

参考文献

【1】李保安，李行善的[基于组件的自动测量系统（ATS）软件体系结构]，电子测量与仪器学报，2002年04期