先進(jìn)制造技術(shù)之現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)(PPT-65頁)課件

1、2006-4-261成本沉淀理論設(shè)計(jì)的重要性 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，根據(jù)成本沉淀理論，設(shè)計(jì)成本占產(chǎn)品成本5-7%，但卻決定產(chǎn)品成本的70!設(shè)計(jì)開發(fā)生產(chǎn)準(zhǔn)備加工材料消耗銷售管理 100 %50 0 5%70%18% 7% 5%54%28% 3%對(duì)成本的影響所需成本企業(yè)中成本的確定2006-4-262 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)傳統(tǒng)的產(chǎn)品制造模式是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)，即原料 工業(yè)生產(chǎn) 產(chǎn)品使用 報(bào)廢 棄入環(huán)境。它是靠大量消耗資源和破壞環(huán)境為代價(jià)的工業(yè)發(fā)展模式。所以設(shè)計(jì)技術(shù)主要考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量和成本。2006-4-263 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是根據(jù)產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中功能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)（時(shí)間、質(zhì)量

2、、價(jià)格）的需要，考慮生態(tài)環(huán)境和資源效率，應(yīng)用科學(xué)知識(shí)和現(xiàn)化技術(shù)，經(jīng)過設(shè)計(jì)人員創(chuàng)造性的思維、規(guī)劃和決策，制定先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，通過CAD等先進(jìn)方法，并使方案付褚實(shí)施的技術(shù)。2006-4-264現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)現(xiàn)代設(shè)計(jì)從單純的產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)擴(kuò)展到生命周期設(shè)計(jì)（包括考慮環(huán)境因素的綠色設(shè)計(jì)）;從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù);從傳統(tǒng)的順序設(shè)計(jì)方式過渡到并行設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)等。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展方向是不斷吸收現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，使其實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。2006-4-265 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的內(nèi)涵現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)包含了：綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)良性能設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)創(chuàng)建技術(shù)全壽命周期設(shè)

3、計(jì)技術(shù)2006-4-266 綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)是在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率，使產(chǎn)品在整個(gè)生命周期（設(shè)計(jì)、制造、使用到報(bào)廢）中，符合環(huán)境保護(hù)和人類健康的需要，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率最高，能源消耗最低的設(shè)計(jì)技術(shù)。2006-4-267綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)包括:面向環(huán)境的設(shè)計(jì)技術(shù)面向能源的設(shè)計(jì)技術(shù)面向材料的設(shè)計(jì)技術(shù)人機(jī)工程設(shè)計(jì)技術(shù)2006-4-268綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)舉例 零件結(jié)構(gòu)的拓?fù)?優(yōu)化 減少材料利用2006-4-269優(yōu)良性能設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技術(shù)優(yōu)良性能設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技術(shù)是一項(xiàng)以提高機(jī)械產(chǎn)品綜合性能為目標(biāo)的設(shè)計(jì)技術(shù)，是各種創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，是全壽

4、命周期設(shè)計(jì)技術(shù)的必要條件，世界各發(fā)達(dá)國(guó)家和企業(yè)都十分重視此技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用。體現(xiàn)在靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、單項(xiàng)到綜合、個(gè)體到系統(tǒng)、無限壽命到有限壽命、設(shè)計(jì)對(duì)象向太空、深水、微觀、生命等領(lǐng)域發(fā)展，設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論要求更高。2006-4-2610優(yōu)良性能設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技術(shù)包括：可靠性設(shè)計(jì)試驗(yàn)技術(shù)防疲勞斷裂設(shè)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)技術(shù)摩擦學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)防腐蝕設(shè)計(jì)技術(shù)表面工程設(shè)計(jì)技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)補(bǔ)償控制技術(shù)2006-4-2611競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)創(chuàng)建技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)創(chuàng)建技術(shù)是從產(chǎn)品的工作特性和功能目標(biāo)出發(fā)，在特定技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等具體條件下，根據(jù)相鄰學(xué)科的原理，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)產(chǎn)品，并使它在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上達(dá)到最佳水平。重點(diǎn)研究設(shè)計(jì)思維、

5、功能目標(biāo)評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)決策技術(shù)、新的設(shè)計(jì)理論與方法、CAD和集成化、智能化。2006-4-2612競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)創(chuàng)建技術(shù)包括：創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)降低成本設(shè)計(jì)技術(shù)快速設(shè)計(jì)技術(shù)仿真與虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)智能設(shè)計(jì)技術(shù)廣義優(yōu)化技術(shù)工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)技術(shù) 采用新原理、新方法的全新產(chǎn)品設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性思維活動(dòng)，隨科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)提出新的挑戰(zhàn)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用為設(shè)計(jì)創(chuàng)新帶來新希望，智能化是重要方向。 以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期為主要目的設(shè)計(jì)技術(shù)，包括模塊化設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、基于實(shí)例設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)等，一切有助于加快產(chǎn)品開發(fā)速度的理論和方法都是快速設(shè)計(jì)的組成部分，涉及多學(xué)科的交叉、多方向發(fā)展。并聯(lián)機(jī)床設(shè)計(jì)2006-4-261

6、3全壽命周期設(shè)計(jì)技術(shù)全壽命周期設(shè)計(jì)改變了制造業(yè)的企業(yè)結(jié)構(gòu)和工作方式，能對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)周期、質(zhì)量和成本進(jìn)行有效控制，形成生產(chǎn)、銷售、用戶服務(wù)一條龍。主要體現(xiàn)在縮短產(chǎn)品投放市場(chǎng)時(shí)間、提高質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。其特點(diǎn)是全壽命全系統(tǒng)管理、全壽命周期費(fèi)用分析，達(dá)到“優(yōu)生、優(yōu)育、優(yōu)管”。它包括并行設(shè)計(jì)技術(shù)、面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)、全壽命周期設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理技術(shù)、全壽命周期管理及費(fèi)用分析技術(shù)。2006-4-2614全壽命周期設(shè)計(jì)過程框圖Product LifecycleTransformation for theDigital Economy314768259102006-4-2615最引人注目的設(shè)計(jì)技術(shù)

7、現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)中最受設(shè)計(jì)工作者關(guān)心的是并行設(shè)計(jì)技術(shù)和虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)。2006-4-2616并行設(shè)計(jì)技術(shù)并行設(shè)計(jì)是并行工程、協(xié)同設(shè)計(jì)、敏捷制造、虛擬制造等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)，它涉及到計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)方法等領(lǐng)域。而并行工程是把CAD、制造、管理和質(zhì)量保證等有機(jī)地集成在一起，實(shí)現(xiàn)信息集成、信息共享、過程集成。設(shè)計(jì)者一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期中所有因素，包括質(zhì)量、進(jìn)度、成本和用戶需求。2006-4-2617并行設(shè)計(jì)的內(nèi)容（1）過程重構(gòu)：由傳統(tǒng)的串行產(chǎn)品開發(fā)模式轉(zhuǎn)變成集成的、并行的產(chǎn)品開發(fā)模式，使下游設(shè)計(jì)過程中的需求及早地反饋給相應(yīng)過程中。數(shù)字化產(chǎn)品定義：包括數(shù)字化產(chǎn)品模型定義和管理、數(shù)字化過程

8、定義和管理、數(shù)字化工具定義和信息集成，如DFQ、DFA、DFM、CAD/CAE/CAM集成等。2006-4-2618并行設(shè)計(jì)的內(nèi)容（2）產(chǎn)品開發(fā)隊(duì)伍重構(gòu)：將傳統(tǒng)的以功能部門為主線的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，改變以產(chǎn)品為主線，組織多功能集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行產(chǎn)品并行開發(fā)。協(xié)同工作環(huán)境：利用多煤體、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，組建協(xié)調(diào)工作環(huán)境，支持并行設(shè)計(jì)。并行設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)際上是一門涉及多個(gè)領(lǐng)域的交叉學(xué)科，內(nèi)容極為豐富。2006-4-2619產(chǎn)品分析2006-4-2620以下圖零件的模具設(shè)計(jì)為例2006-4-2621 在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，生產(chǎn)、采購(gòu)、工藝、標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計(jì)、試模等方面的技術(shù)人員協(xié)同工作，完成設(shè)計(jì)。2006-4-2622

9、利用模具CAD/CAM軟件，自動(dòng)提取BOM表供各生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用。2006-4-2623 利用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，將總體零件分解給不同的設(shè)計(jì)小組。2006-4-2624CE產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程（分組）2006-4-2625型芯設(shè)計(jì)、NC編程、加工小組2006-4-2626模架、模板采購(gòu)加工組2006-4-2627標(biāo)準(zhǔn)件準(zhǔn)備小組2006-4-2628 利用CE以最短的交貨期、最好的質(zhì)量、最低的成本在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中贏得客戶。2006-4-2629虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)全球化、網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化己成為制造業(yè)發(fā)展的重要特征，實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)是制造業(yè)虛擬化的重要內(nèi)容。近年來，為了縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本，人們提出了各種各樣的制造模

10、式。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為這些制造模式的應(yīng)用提供了有力的支持，“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)的引入更是加快了各種敏捷制造模式的實(shí)現(xiàn)。2006-4-2630虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality)是一種三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)與計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)集成而實(shí)現(xiàn)的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)，讓用戶通過視覺、聽覺、觸覺、甚至嗅覺和味覺等多種知覺方式 ，實(shí)時(shí)地與計(jì)算機(jī)所建造的仿真環(huán)境發(fā)生相互作用。比如，進(jìn)入“虛擬廠房” ，操縱“虛擬機(jī)床” ，抓取“虛擬零件” ，組裝“虛擬設(shè)備”等等。2006-4-2631虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供：具有獨(dú)特輸入/輸出裝置的特殊人機(jī)界面，如頭盔式顯示器HMD、跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、定位器等

11、。借助這些虛擬外設(shè)，比之傳統(tǒng)CAD技術(shù)，用戶就可沉浸在仿真環(huán)境之中，有“身臨其境”的感覺，從而完成在現(xiàn)實(shí)世界中可能或不可能的工作。2006-4-2632（1）頭盔（HMD-Head Mounted Display) 兩個(gè)LCD 或CRT顯示器 典型分辨率 360 x 2402006-4-2633 （2）立體眼鏡 由液晶光柵眼鏡和紅外線控制器組成。 （3）三維鼠標(biāo) 六自由度探測(cè)器，利用內(nèi)構(gòu)式超聲接收器和具 有發(fā)射器的固定基坐標(biāo)來測(cè)量鼠標(biāo)器離開桌面 后的位置和方向。 （4）跟蹤器（Tracker) 對(duì)VR用戶的頭或手的位置和方向進(jìn)行實(shí)時(shí)的、 精確的測(cè)量。 類型有： 機(jī)械式、電磁式和超聲式。2006

12、-4-2634 （5）數(shù)據(jù)手套 將用戶手的姿勢(shì)轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能讀的數(shù)據(jù)，有測(cè) 量幾個(gè)或全部手指關(guān)節(jié)的傳感器。有的具有三維 傳感器，以跟蹤用戶腕部的運(yùn)動(dòng)。基于光導(dǎo)衰減的光纖手套2006-4-2635 （6）立體投影屏幕 通過立體復(fù)合技術(shù)顯示左、右眼的信息。 使用“無源”偏振眼鏡。 價(jià)格低，可多人參與。2006-4-2636 （1）單人沉浸式 頭盔式立體顯示器 產(chǎn)生逼真的沉浸感虛擬環(huán)境產(chǎn)生器頭盔顯示器聲音合成聲音合成語音識(shí)別電子顯示裝置頭/眼/手 跟蹤觸覺/動(dòng)覺系統(tǒng)手位置頭位置眼位置虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的幾種主要形式2006-4-2637 （2）虛擬世界窗口 在虛擬環(huán)境中建立一窗口，通過該窗口漫游環(huán)境。 （

13、3）半實(shí)物模擬 建立半事物模擬環(huán)境，并提供實(shí)際控制與屏幕上 虛擬環(huán)境之間的交互途徑。 （4）CAVE 墻式顯示屏全自動(dòng)聲像虛擬環(huán)境。2006-4-2638虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用 真實(shí)感圖形顯示2006-4-2639虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用 真實(shí)感圖形顯示2006-4-2640虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用2006-4-2641虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用2006-4-2642高臨場(chǎng)感的視景仿真系統(tǒng)2006-4-2643虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 各種仿真工具2006-4-2644虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 虛擬使用、操作工具2006-4-2645增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Augment Reality)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種“虛實(shí)結(jié)合”的人機(jī)交互技術(shù)，是“看穿(see-thr

14、ough) ”計(jì)算機(jī)生成顯示技術(shù)。由于計(jì)算機(jī)圖像(虛體)被疊加在實(shí)物(實(shí)體)之上，用戶看到了物理世界與虛擬世界的混合體。比如，轎車整車裝配時(shí)，車身是計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖像，而車架、裝配環(huán)境則是實(shí)物，用戶可以操作車身，使之逼真地安放在真實(shí)車架上，從而進(jìn)行裝配分析。2006-4-2646虛擬制造中的主要使能技術(shù)目前虛擬制造的內(nèi)涵已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出最早的范疇，但虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)仍然是虛擬制造的重要使能技術(shù)，可以使虛擬制造中的各項(xiàng)活動(dòng)具有更強(qiáng)的逼真效果，從而提供更準(zhǔn)確的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與過程設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)分析手段。2006-4-2647應(yīng)用虛擬制造的意義虛擬制造技術(shù)可以用于產(chǎn)品與過程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn)分析估算、

15、產(chǎn)品與過程開發(fā)的集成，生產(chǎn)管理決策的改善，產(chǎn)品生產(chǎn)前各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)的驗(yàn)證等。虛擬制造技術(shù)可以促進(jìn)遠(yuǎn)程協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)的實(shí)現(xiàn)，充分利用網(wǎng)絡(luò)上的制造資源。虛擬制造技術(shù)可以應(yīng)用于制造業(yè)企業(yè)或教育部門的技能培訓(xùn)與教育。2006-4-2648國(guó)外研究概況 (1)虛擬制造技術(shù)是九十年代產(chǎn)物，國(guó)外許多知名企業(yè)正在積極開發(fā)此技術(shù)。在汽車、飛機(jī)、工程機(jī)械、武器等產(chǎn)品上應(yīng)用成果己有報(bào)導(dǎo)，以下是幾個(gè)例子： 美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)研究計(jì)劃署ARPA正在致力于將虛擬環(huán)境與物理建模、分布離散模擬等技術(shù)結(jié)合，為虛擬武器設(shè)計(jì)提供先進(jìn)的手段。2006-4-2649國(guó)外研究概況 (2)加利福尼亞軍火承包商Rockwell Internatio

16、nal開發(fā)了將現(xiàn)有CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳遞到虛擬環(huán)境的軟件，工程技術(shù)人員能看見設(shè)備部件是如何被裝配的，無須制作零部件的物理模型。美國(guó)Metalagraphic公司應(yīng)用虛擬檢測(cè)技術(shù)于航空和軍事產(chǎn)品的零部件加工。2006-4-2650國(guó)外研究概況 (3)食品生產(chǎn)商N(yùn)abisco計(jì)劃將組裝生產(chǎn)線進(jìn)行擬實(shí)化，以便培訓(xùn)人員去維護(hù)和維修生產(chǎn)線。摩托羅拉自1994年起使用虛擬技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品，據(jù)報(bào)道，該項(xiàng)技術(shù)節(jié)約了該公司數(shù)百萬美元的培訓(xùn)費(fèi)用。波音公司用虛擬原型技術(shù)在計(jì)算機(jī)上建立了波音777飛機(jī)的最終模型。2006-4-2651國(guó)外研究概況 (4)福特汽車公司已經(jīng)計(jì)劃在汽車設(shè)計(jì)與工程中應(yīng)用虛擬環(huán)境技術(shù)，該公司的先進(jìn)車輛

17、技術(shù)組在裝配仿真和虛擬成型方面應(yīng)用虛擬技術(shù)，以提高空氣動(dòng)力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)和外型表面建模的效果。卡特匹勒(Caterpillar Inc)公司將虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)用在評(píng)價(jià)新樣車的內(nèi)部可視性。該公司還打算用該項(xiàng)技術(shù)讓客戶“實(shí)際試車”新產(chǎn)品。2006-4-2652國(guó)外研究概況 (5)在基礎(chǔ)研究和工具系統(tǒng)開發(fā)方面也取得了進(jìn)展 美國(guó)馬里蘭大學(xué)開發(fā)了用于分析設(shè)計(jì)產(chǎn)品可制造性的IMACS系統(tǒng)； 美國(guó)NIST正在開發(fā)面向虛擬制造的信息交換系統(tǒng)； 美國(guó)華盛頓州立大學(xué)面向設(shè)計(jì)與制造的虛擬環(huán)境VEDAM系統(tǒng)是在PTC的Pro/Engineer等CAD/CAM系統(tǒng)上開發(fā)的，包括加工設(shè)備建模、虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造和虛擬裝配等虛

18、擬環(huán)境。2006-4-2653國(guó)外研究概況 (6)英國(guó)Bath大學(xué)的G.Bayliss等人提出的VMAN(Virtual Manufacturing)計(jì)劃指在探索簡(jiǎn)易的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)工程領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的作用。在該計(jì)劃中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成工作空間，允許用戶利用假想的機(jī)器設(shè)備制造產(chǎn)品，然后將該過程再現(xiàn)在真實(shí)的數(shù)控機(jī)床上。2006-4-2654國(guó)外研究概況 (7)新加坡國(guó)立大學(xué)Lee和Noh等人利用因特網(wǎng)、專家系統(tǒng)開發(fā)工具、HTML/VRML和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，開發(fā)了一個(gè)虛擬制造原型系統(tǒng)作為工程和生產(chǎn)活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)；日本大阪大學(xué)工學(xué)部電子控制機(jī)械學(xué)科的巖田一明教授和小野里雅彥副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組

19、自1991年著手開發(fā)應(yīng)用的虛擬制造系統(tǒng)Virtual Works和Open Virtual Works。該系統(tǒng)能如同現(xiàn)實(shí)制造。2006-4-2655國(guó)外研究概況 (8)系統(tǒng)一般生成和處理有關(guān)制造系統(tǒng)的構(gòu)造、狀態(tài)、行為等信息，包括模擬設(shè)計(jì)、規(guī)劃、管理等制造活動(dòng)的虛擬邏輯系統(tǒng)和建模，諸如機(jī)器、材料、工作人員等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中的物理實(shí)體，并模擬這些物理實(shí)體間相互作用的虛擬物理系統(tǒng)。2006-4-2656國(guó)內(nèi)研究概況 (1)國(guó)內(nèi)虛擬制造技術(shù)尚處于研究起步階段。虛擬制造技術(shù)的一些單元技術(shù)在國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目的資助下己取得了一定的成果。1998年8月“虛擬制造技術(shù)研討與演示會(huì)”在

20、北京舉行、標(biāo)志著相關(guān)領(lǐng)域的研究己初具規(guī)模。2006-4-2657國(guó)內(nèi)研究概況 (2)國(guó)內(nèi)具體研究的內(nèi)容涉及虛擬產(chǎn)品裝配、虛擬塑性成型、機(jī)床總體方案虛擬設(shè)計(jì)、虛擬測(cè)試、虛擬板材成型、虛擬數(shù)控加工以及虛擬組織和虛擬企業(yè)等。但從總體來看，由于計(jì)算機(jī)軟硬件設(shè)備的限制，大多停留在系統(tǒng)框架和總體技術(shù)的研究程度，實(shí)質(zhì)性的面向應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究還有待進(jìn)一步拓寬范圍。2006-4-2658虛擬制造技術(shù)涉及的軟件國(guó)外軟件公司在巨大應(yīng)用需求推動(dòng)下，紛紛推出Deneb、Multigen、dVISE、WorldToolKit、Medit、MR、Lightscape、Release X、EAI、MOSS等一批支持虛擬制造

21、的軟件產(chǎn)品。從使用情況看，這些軟件大大豐富了CAD技術(shù)內(nèi)容，但價(jià)格較貴，產(chǎn)品的模塊一般為數(shù)萬美元左右。2006-4-2659幾種軟件的功能 (1)Deneb軟件是美國(guó)Deneb Robotics公司開發(fā)的，系統(tǒng)有五個(gè)模塊：Envision、Quest、Virtual NC、Assembly、ERGO。主要功能有：虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)分析、虛擬環(huán)境漫游、離散事件仿真、加工過程仿真、虛擬裝配和拆卸仿真、人體建模與分析等。EAI軟件是由美國(guó)Engineering Animation INC公司開發(fā)，有三個(gè)模塊：VisMockUp VisFly、VisLab，功能是裝配分析、裝配設(shè)置評(píng)估、模型可視化，三維工程

22、動(dòng)畫。2006-4-2660幾種軟件的功能 (2)dVISE軟件是英國(guó)Division公司開發(fā)，系統(tǒng)有五個(gè)模塊：dv/WebFly、dv/Player、dv/Review、dv/Mock-Up、dvReality。主要功能有：實(shí)時(shí)網(wǎng)上信息瀏覽、虛擬樣機(jī)、裝配拆卸仿真等。WorldToolKit軟件是美國(guó)Sence 8公司開發(fā)，主要模塊是WorldUp。主要功能是實(shí)時(shí)交互虛擬環(huán)境的建立。2006-4-2661虛擬制造技術(shù)的研究動(dòng)向 (1)虛擬制造系統(tǒng)的體系研究：包括系統(tǒng)的構(gòu)成及相互關(guān)系、系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)等。日本大阪大學(xué)小野里雅彥等人參照現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能提出了虛擬制造系統(tǒng)的體系框

23、架。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所NIST提出的強(qiáng)調(diào)模塊化的虛擬制造體系包括調(diào)度器Scheduler、控制器Controller、仿真器Simulator、數(shù)據(jù)采集模塊Data acquisition module、狀態(tài)數(shù)據(jù)庫Status database。2006-4-2662 虛擬制造技術(shù)研究動(dòng)向 (2)支持虛擬制造軟件系統(tǒng)開發(fā)研究。目前商用相關(guān)軟件系統(tǒng)的功能有限，大多只能完成三維世界的可視化，比如虛擬空間中的穿越與瀏覽。而具有碰撞檢測(cè)、接觸分析、實(shí)時(shí)仿真、高級(jí)可視化和交互功能的系統(tǒng)尚處于開發(fā)階段。目前，相關(guān)軟件系統(tǒng)基本上是國(guó)外產(chǎn)品。價(jià)格昂貴，開發(fā)符合國(guó)情、價(jià)廉和功能完善的虛擬制造系統(tǒng)是一項(xiàng)重要工作

24、。2006-4-2663企業(yè)如何實(shí)現(xiàn)虛擬制造 1. 建立企業(yè)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫，初步實(shí)現(xiàn)CAD、CAPP、 CAM的功能。 2. 推行PDM技術(shù)，進(jìn)行信息集成，形成一個(gè)CAD、 CAPP、CAM的集成系統(tǒng)。 3. 建立產(chǎn)品統(tǒng)一信息模型，初步實(shí)現(xiàn)并行工程， 將MIS、MRPII、ERP與CAD、CAPP、CAM系 統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息集成，全面實(shí)現(xiàn)并行工程。 4. 基于上述工作，對(duì)企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)等多方面 的活動(dòng)進(jìn)行建模、仿真，實(shí)現(xiàn)虛擬制造。2006-4-2664技術(shù)人員及用戶實(shí)際制造過程數(shù) 字 化 模 型計(jì)算機(jī)仿真虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬開發(fā)平臺(tái)虛擬企業(yè)平臺(tái)虛擬設(shè)計(jì)虛擬加工虛擬企業(yè)動(dòng)態(tài)組合協(xié)同工作環(huán)境虛擬裝配有

25、限元分析運(yùn)動(dòng)學(xué)分析動(dòng)力學(xué)分析裝配工藝規(guī)劃異地設(shè)計(jì)異地裝配異地測(cè)試資源共享人機(jī)交互網(wǎng)絡(luò)支撐環(huán)境系統(tǒng)集成環(huán)境任務(wù)協(xié)調(diào)環(huán)境成形過程分析工藝過程優(yōu)化工具設(shè)計(jì)優(yōu)化單元工藝優(yōu)化加工過程優(yōu)化裝配路徑規(guī)劃公差分配規(guī)劃裝配質(zhì)量規(guī)劃虛擬生產(chǎn)平臺(tái)虛擬調(diào)度虛擬設(shè)備虛擬布局實(shí)現(xiàn)集成支撐環(huán)境優(yōu)化集成方案模擬實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境模擬生產(chǎn)動(dòng)態(tài)過程優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境布局模擬產(chǎn)品生產(chǎn)過程優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度方案產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）虛擬制造體系結(jié)構(gòu)2006-4-2665結(jié) 束 語市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的生命力在于產(chǎn)品的創(chuàng)新。任何科技成果要轉(zhuǎn)變?yōu)橛懈?jìng)爭(zhēng)力的商品，設(shè)計(jì)起著關(guān)鍵性的作用。設(shè)計(jì)是產(chǎn)品制造的第一道工序，設(shè)計(jì)工作質(zhì)量和水平，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、研制周期

26、和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)心設(shè)計(jì)技術(shù)、研究發(fā)展設(shè)計(jì)技術(shù)、廣泛應(yīng)用先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)是我們這一代人的神圣職責(zé)。（第14講）考場(chǎng)作文開拓文路能力分解層次(網(wǎng)友來稿)江蘇省鎮(zhèn)江中學(xué) 陳乃香說明：本系列稿共24講，20XX年1月6日開始在資源上連載【要義解說】文章主旨確立以后，就應(yīng)該恰當(dāng)?shù)胤纸鈱哟?，使幾個(gè)層次構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，形成一篇完整的文章。如何分解層次主要取決于表現(xiàn)主旨的需要?！静呗越庾x】一般說來，記人敘事的文章常按時(shí)間順序分解層次，寫景狀物的文章常按時(shí)間順序、空間順序分解層次；說明文根據(jù)說明對(duì)象的特點(diǎn)，可按時(shí)間順序、空間順序或邏輯順序分解層次；議論文主要根據(jù)“提出問題分析問題解決問題”順序來分解層次。當(dāng)然

27、，分解層次不是一層不變的固定模式，而應(yīng)該富于變化。文章的層次，也常常有些外在的形式：1小標(biāo)題式。即圍繞話題把一篇文章劃分為幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，再給它們加上一個(gè)簡(jiǎn)潔、恰當(dāng)?shù)男?biāo)題。如世界改變了模樣四個(gè)小標(biāo)題：壽命變“長(zhǎng)”了、世界變“小”了、勞動(dòng)變“輕”了、文明變“綠”了。 2序號(hào)式。序號(hào)式作文與小標(biāo)題作文有相同的特點(diǎn)。序號(hào)可以是“一、二、三”，可以是“A、B、C”，也可以是“甲、乙、丙”從全文看，序號(hào)式干凈、明快；但從題目上看，卻看不出文章內(nèi)容，只是標(biāo)明了層次與部分。有時(shí)序號(hào)式作文，也適用于敘述性文章，為故事情節(jié)的展開，提供了明晰的層次。 3總分式。如高考佳作人生也是一張答卷。開頭：“人生就是一

28、張答卷。它上面有選擇題、填空題、判斷題和問答題，但它又不同于一般的答卷。一般的答卷用手來書寫，人生的答卷卻要用行動(dòng)來書寫?！敝黧w部分每段首句分別為：選擇題是對(duì)人生進(jìn)行正確的取舍，填空題是充實(shí)自己的人生，判斷題是表明自己的人生態(tài)度，問答題是考驗(yàn)自己解決問題的能力。這份“試卷”設(shè)計(jì)得合理而且實(shí)在，每個(gè)人的人生都是不同的，這就意味著這份人生試卷的“答案是豐富多彩的”。分解層次，應(yīng)追求作文美學(xué)的三個(gè)價(jià)值取向：一要?jiǎng)蚍Q美。什么材料在前，什么材料在后，要合理安排；什么材料詳寫，什么材料略寫，要通盤考慮。自然段是構(gòu)成文章的基本單位，恰當(dāng)劃分自然段，自然就成為分解層次的基本要求。該分段處就分段，不要老是開頭、

29、正文、結(jié)尾“三段式”，這種老套的層次顯得呆板。二要波瀾美。文章內(nèi)容應(yīng)該有張有弛，有起有伏，如波如瀾。只有這樣才能使文章起伏錯(cuò)落，一波三折，吸引讀者。三要圓合美。文章的開頭與結(jié)尾要遙相照應(yīng)，把開頭描寫的事物或提出的問題，在結(jié)尾處用各種方式加以深化或回答，給人首尾圓合的感覺。【例文解剖】 話題：忙忙，不亦樂乎 忙，是人生中一個(gè)個(gè)步驟，每個(gè)人所忙的事務(wù)不同，但是不能是碌碌無為地白忙，要忙就忙得精彩，忙得不亦樂乎。 忙是問號(hào)。忙看似簡(jiǎn)單，但其中卻大有學(xué)問。忙是人生中不可缺少的一部分，但是怎么才能忙出精彩，忙得不亦樂乎，卻并不簡(jiǎn)單。人生如同一張地圖，我們一直在自己的地圖上行走，時(shí)不時(shí)我們眼前就出現(xiàn)一個(gè)十

30、字路口，我們?cè)撓蚰膬?，面?duì)那縱軸橫軸相交的十字路口，我們?cè)撛鯓舆x擇?不急，靜下心來分析一下，選擇適合自己的坐標(biāo)軸才是最重要的。忙就是如此，選擇自己該忙的才能忙得有意義。忙是問號(hào)，這個(gè)問號(hào)一直提醒我們要忙得有意義，忙得不亦樂乎。 忙是省略號(hào)。四季在有規(guī)律地進(jìn)行著冷暖交替，大自然就一直按照這樣的規(guī)律不停地忙，人們亦如此。為自己找一個(gè)目標(biāo)，為目標(biāo)而不停地忙，讓這種忙一直忙下去。當(dāng)目標(biāo)已達(dá)成，那么再找一個(gè)目標(biāo)，繼續(xù)這樣忙，就像省略號(hào)一樣，毫無休止地忙下去，翻開歷史的長(zhǎng)卷，我們看到牛頓在忙著他的實(shí)驗(yàn)；愛迪生在忙著思考；徐霞客在忙著記載游玩；李時(shí)珍在忙著編寫本草綱目。再看那位以筆為刀槍的充滿著朝氣與力量的文學(xué)泰斗魯迅，他正忙著用他獨(dú)有的刀和槍在不停地奮斗。忙是省略號(hào)，確定了一個(gè)目標(biāo)那么就一直忙下去吧!這樣的忙一定會(huì)忙出生命靈動(dòng)的色彩。 忙是驚嘆號(hào)。世界上的人都在忙著自己的事，大自然亦如此，小蜜蜂在忙，以蜂蜜為回報(bào)。那么人呢?居里夫人的忙，以放射性元素的發(fā)現(xiàn)而得到了圓滿的休止符；愛因斯坦在忙，以相對(duì)論的問世而畫上了驚嘆號(hào)；李白的忙，以那豪放的詩歌而有