制造系統(tǒng)講座(第四章)

制造系統(tǒng)何漢武2/3/20231ManufacturingSystem主要內(nèi)容4.1

虛擬制造的產(chǎn)生與流派4.2

虛擬制造的定義4.3虛擬制造的特點(diǎn)4.4

虛擬制造與實(shí)際制造之間的關(guān)系4.5虛擬制造的理論基礎(chǔ)4.6虛擬制造的技術(shù)體系4.7

虛擬制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)4.8分布式虛擬制造系統(tǒng)4.9數(shù)字原型與虛擬培訓(xùn)4.10虛擬制造的應(yīng)用案例第四章虛擬制造系統(tǒng)2/3/20232ManufacturingSystem產(chǎn)生背景

社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步、生活節(jié)奏加快

全球經(jīng)濟(jì)一體化：全球制造網(wǎng)絡(luò)、WTO

制造產(chǎn)業(yè)信息化：電子商務(wù)、CPC

消費(fèi)個(gè)性化：顧客化大生產(chǎn)制造業(yè)競爭重點(diǎn)的變遷規(guī)模60s成本70s質(zhì)量80s速度90s2/3/20233ManufacturingSystem市場競爭的新要求對市場需求的快速反應(yīng)各種資源的集成與共享各種資源的合理利用基于網(wǎng)絡(luò)的信息獲取與融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制虛擬現(xiàn)實(shí)信息技術(shù)設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)與過程分布式虛擬制造制造業(yè)的發(fā)展必然2/3/20234ManufacturingSystem先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃（美國）關(guān)鍵技術(shù)(制造)計(jì)劃（美國）敏捷制造使能技術(shù)計(jì)劃(TEAM)（美國）

智能制造(IMS)技術(shù)國際合作計(jì)劃（日本)

制造2000年計(jì)劃（德國）高級(jí)先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃(G-7)（韓國）相關(guān)研究計(jì)劃2/3/20235ManufacturingSystem最新研究進(jìn)展利用DFMA技術(shù)，MD公司對MD-11型飛機(jī)壓式空氣門的再設(shè)計(jì),使零件數(shù)減少36%，裝配操作減少34%，重量減少107鎊。美國國防先進(jìn)研究工程機(jī)構(gòu)創(chuàng)建了基于因特網(wǎng)的制造系統(tǒng)的敏捷基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。美國海軍開發(fā)的集成制造數(shù)據(jù)環(huán)境系統(tǒng)中已采用美國Computervision公司研制的虛擬制造系統(tǒng)軟件EPD.Connect。福特汽車公司的FordC3P集成系統(tǒng)，為公司的內(nèi)給部門或其供應(yīng)商提供了各種信息，使每年的成本下降了2億多美元。波音公司的777客機(jī)，在IBM公司的計(jì)算機(jī)輔助三維交互式系統(tǒng)Catia的支持下，在虛擬制造環(huán)境中，由2200個(gè)工作站和8個(gè)大型機(jī)分布式處理大量數(shù)據(jù)，分別在美國、日本、巴西和澳大利亞等地生產(chǎn)的機(jī)身部件一次裝配成功，偏差僅為0.3毫米。2/3/20236ManufacturingSystem虛擬制造對未來制造業(yè)的影響

對制造系統(tǒng)中的五大要素（人、管理、物流、信息流、能量流）高度集成；

促進(jìn)生產(chǎn)過程和制造系統(tǒng)的優(yōu)化配置，推動(dòng)生產(chǎn)力的巨大躍升；全面改進(jìn)企業(yè)的組織管理工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并改進(jìn)現(xiàn)實(shí)制造過程；

加快企業(yè)人才的培養(yǎng)速度，對生產(chǎn)人員進(jìn)行操作訓(xùn)練以及異常工藝的應(yīng)急處理等。

2/3/20237ManufacturingSystem以設(shè)計(jì)為中心的VM目標(biāo)：1優(yōu)化設(shè)計(jì)及優(yōu)選工藝2加工方案評價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)概念以生產(chǎn)為中心的VM目標(biāo)：1資源優(yōu)化2選擇評價(jià)工藝3驗(yàn)證新工藝供設(shè)計(jì)者參考的制造信息新產(chǎn)品模型新產(chǎn)品工藝產(chǎn)品制造信息工廠資源以控制為中心的VM目標(biāo)：1優(yōu)化車間控制2優(yōu)化制造過程車間機(jī)床控制系統(tǒng)虛擬生產(chǎn)計(jì)劃新工藝及對應(yīng)的信息質(zhì)量估計(jì)虛擬產(chǎn)品原型、成本估算CAD/CAM已有的模型和工藝日程模型邏輯模型過程模型成品模型參數(shù)虛擬制造的流派2/3/20238ManufacturingSystem虛擬制造的相關(guān)定義（1）日本Kimura：通過對制造知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化組織與分析，對整個(gè)制造過程建模，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行設(shè)計(jì)評估和制造活動(dòng)仿真。佛羅里達(dá)大學(xué)GloriaJ.Wiens：虛擬制造與實(shí)際一樣在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行制造過程，其中虛擬模型是在實(shí)際制造之前用于對產(chǎn)品的功能及可制造性的潛在問題進(jìn)行預(yù)測。

2/3/20239ManufacturingSystem虛擬制造的相關(guān)定義（2）美國空軍Wright實(shí)驗(yàn)室：虛擬制造是仿真、建模和分析技術(shù)及工具的綜合應(yīng)用，以增強(qiáng)各層設(shè)計(jì)制造和生產(chǎn)決策與控制的能力。

Marinov：虛擬制造是一個(gè)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，制造對象、過程、活動(dòng)和準(zhǔn)則的抽象原型被建立在基于計(jì)算機(jī)的環(huán)境中，以增強(qiáng)制造過程的一個(gè)或多個(gè)方面的屬性。

2/3/202310ManufacturingSystem虛擬制造的相關(guān)定義（3）馬里蘭大學(xué)EdwardLin：虛擬制造是一個(gè)用于增強(qiáng)各級(jí)決策與控制的一體化的、綜合性的制造環(huán)境。清華大學(xué)肖田元：虛擬制造是實(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)、制造，以及管理與控制等制造的本質(zhì)過程，以增強(qiáng)制造過程各級(jí)的決策與控制能力。

2/3/202311ManufacturingSystem虛擬制造的定義一個(gè)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中完成的，利用制造系統(tǒng)各層次及不同側(cè)面的數(shù)學(xué)模型，對包括設(shè)計(jì)、制造、管理和銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)的產(chǎn)品全生命周期的各種技術(shù)方案和技術(shù)策略進(jìn)行評估和優(yōu)化的綜合過程。2/3/202312ManufacturingSystem虛擬制造技術(shù)的定義是一門以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、制造系統(tǒng)與加工過程建模理論、VR技術(shù)、分布式計(jì)算理論、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)等為理論基礎(chǔ)，研究如何在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，利用制造系統(tǒng)各層次及各環(huán)節(jié)的數(shù)字模型，完成制造系統(tǒng)整個(gè)過程的計(jì)算與仿真的技術(shù)。

2/3/202313ManufacturingSystem虛擬制造系統(tǒng)的定義是一個(gè)在虛擬制造技術(shù)的指導(dǎo)下，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中建立起來的，具有集成、開放、分布、并行、人機(jī)交互等特點(diǎn)的，能夠從產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的高度來分析和解決制造系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)問題的軟硬件系統(tǒng)。2/3/202314ManufacturingSystem虛擬制造的特點(diǎn)

集成性反復(fù)性并行性人機(jī)交互性2/3/202315ManufacturingSystem虛擬制造與實(shí)際制造的關(guān)系

虛擬制造是對實(shí)際制造活動(dòng)的抽象實(shí)際制造是虛擬制造的實(shí)例虛擬制造是一種更高層次上的計(jì)算機(jī)技術(shù)在設(shè)計(jì)、制造、管理等實(shí)際制造的各個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用2/3/202316ManufacturingSystem虛擬制造的理論基礎(chǔ)虛擬制造的理論基礎(chǔ)建模理論連續(xù)系統(tǒng)建模離散系統(tǒng)建模機(jī)理建模

辯識(shí)建模

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模

模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模

模糊建模

實(shí)體流圖法

活動(dòng)周期圖法

Petri網(wǎng)法

仿真理論連續(xù)系統(tǒng)仿真離散系統(tǒng)仿真實(shí)時(shí)仿真事件調(diào)度法活動(dòng)掃描法

進(jìn)程交互法

并行計(jì)算點(diǎn)對點(diǎn)通信

全局通信

并行控制與任務(wù)組

處理機(jī)拓?fù)?/p>

并行I/O

2/3/202317ManufacturingSystem可視化交互建模體系結(jié)構(gòu)模型說明語言運(yùn)行參數(shù)實(shí)驗(yàn)VIM環(huán)境體系結(jié)構(gòu)可視化參數(shù)分析可視化VIS環(huán)境體系結(jié)構(gòu)交互式用戶模型生成器模型說明模型分析模型轉(zhuǎn)換結(jié)果可執(zhí)行模型2/3/202318ManufacturingSystem虛擬制造企業(yè)建模具有不同資源與技術(shù)優(yōu)勢的企業(yè)為共同開拓市場，共同對付其他的競爭者而組織的建立在信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的技術(shù)與信息共享的、聯(lián)合開發(fā)的、互利的企業(yè)聯(lián)盟體。是一種為實(shí)現(xiàn)某一特定市場目標(biāo)，由協(xié)同自治的獨(dú)立單元通過動(dòng)態(tài)組合而構(gòu)成的新型制造系統(tǒng)。

虛擬制造企業(yè)定義2/3/202319ManufacturingSystem虛擬制造企業(yè)特點(diǎn)虛擬制造企業(yè)使傳統(tǒng)企業(yè)界限模糊化虛擬制造企業(yè)具有流動(dòng)性和靈活性的特點(diǎn)虛擬制造企業(yè)是建立在當(dāng)今發(fā)達(dá)的信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的企業(yè)合作虛擬制造企業(yè)運(yùn)用并行工程來分解和安排各參與企業(yè)的工作虛擬制造企業(yè)一般在技術(shù)上占有優(yōu)勢虛擬制造企業(yè)可以看作是一個(gè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)2/3/202320ManufacturingSystem虛擬制造企業(yè)的功能

并發(fā)活動(dòng)控制聯(lián)盟虛擬動(dòng)作分布式信息流管理設(shè)計(jì)制造優(yōu)化結(jié)盟行為市場需求并發(fā)活動(dòng)控制分布式信息流管理

2/3/202321ManufacturingSystem虛擬制造企業(yè)的體系結(jié)構(gòu)人機(jī)交互接口個(gè)性化用戶界面通訊協(xié)議和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(IGES、STEP等)網(wǎng)絡(luò)及物理鏈路、硬件設(shè)備產(chǎn)品模型、數(shù)據(jù)、只是和規(guī)則基于COBRDA（DCOM）的分布集成框架虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)虛擬加工平臺(tái)虛擬控制平臺(tái)界面層框架層應(yīng)用層數(shù)據(jù)層協(xié)議層網(wǎng)絡(luò)層2/3/202322ManufacturingSystem組織學(xué)習(xí)9.聯(lián)盟治理機(jī)制4.交易成本及其它成本的期望凈現(xiàn)值3.期望收益的凈現(xiàn)值1.問題定義政府目標(biāo)一致相互吸引共同需求5.額外的風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償費(fèi)用6.基于凈利潤的選擇文化2.解決方案的確定和合作機(jī)會(huì)的認(rèn)知7.目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)8.風(fēng)險(xiǎn)評估聯(lián)盟障礙外部激勵(lì)虛擬制造企業(yè)的決策模型2/3/202323ManufacturingSystem分布式虛擬制造企業(yè)網(wǎng)絡(luò)Internet市場機(jī)遇機(jī)遇1機(jī)遇2機(jī)遇n企業(yè)網(wǎng)絡(luò)成員企業(yè)虛擬企業(yè)1虛擬企業(yè)2虛擬企業(yè)32/3/202324ManufacturingSystem虛擬制造單元建模單元管理Agent任務(wù)Agent資源/資源單元Agent

多智能體結(jié)構(gòu)混合式層次結(jié)構(gòu)

單元管理Agent層任務(wù)Agent層資源單元/資源Agent層虛擬資源層

KQML

STEP/SDAI

各Agent間通信

與CIMS間通信

2/3/202325ManufacturingSystem基于Agent的層次結(jié)構(gòu)NP,KQML任務(wù)管理Agent任務(wù)Agent（1）任務(wù)Agent（2）任務(wù)Agent（n）虛擬資源Agent(1)CIM-ISNegotiationProtocol(NP),KQML虛擬資源Agent(2)虛擬資源Agent(m)用戶訂單2/3/202326ManufacturingSystem仿真計(jì)算機(jī)（實(shí)體動(dòng)力學(xué)模型、環(huán)境模型）

接

口

伺服控制回路物理量傳感器物理效應(yīng)設(shè)備物理效應(yīng)設(shè)備計(jì)算機(jī)生成環(huán)境、數(shù)據(jù)庫

實(shí)物系統(tǒng)或操作人員實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)2/3/202327ManufacturingSystem虛擬環(huán)境下的多任務(wù)仿真加工中心1加工中心2裝卸站運(yùn)輸小車緩沖站1緩沖站2立體倉庫柔性制造單元的組成2/3/202328ManufacturingSystem虛擬環(huán)境下的多任務(wù)仿真多任務(wù)系統(tǒng)L0運(yùn)輸類L11P1運(yùn)毛坯P2運(yùn)零件P3空閑緩沖站類L12P4有零件P5有毛坯P6空閑加工類L13P7加工P8空閑立體倉庫類L14P9有加工任務(wù)P10空閑計(jì)算機(jī)管理類L15P11數(shù)據(jù)庫操作FMC多任務(wù)仿真對象模型2/3/202329ManufacturingSystem多任務(wù)仿真的控制策略信號(hào)機(jī)對象同步：加工中心、加工緩沖區(qū)與自動(dòng)倉庫等作為獨(dú)立線程對象共享搬運(yùn)資源，采用信號(hào)機(jī)對象同步防止共享沖突。事件對象同步：采用事件對象同步來保持加工緩沖站與加工中心，運(yùn)輸小車與立體倉庫之間的合作。互斥體對象同步：多線程的圖形仿真需要共享圖形設(shè)備資源。實(shí)現(xiàn)中采用互斥體對象同步各線程共享計(jì)算機(jī)圖形設(shè)備資源。

2/3/202330ManufacturingSystem產(chǎn)品虛擬裝配仿真虛擬裝配規(guī)劃

真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)表示交互式裝配模擬裝配序列生成裝配數(shù)據(jù)庫裝配規(guī)劃圖流程圖裝配時(shí)間表規(guī)劃者（佩戴數(shù)據(jù)手套、頭盔式顯示器等設(shè)備）輸入接口輸出結(jié)果操作界面虛擬裝配規(guī)劃生成器2/3/202331ManufacturingSystem虛擬裝配設(shè)計(jì)環(huán)境VADE基于虛擬現(xiàn)實(shí)的訓(xùn)練系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助過程規(guī)劃系統(tǒng)機(jī)器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)專用的裝配設(shè)備設(shè)計(jì)VADE環(huán)境CAD環(huán)境DFA分析軌跡信息序列信息部件幾何特征屬性及裝配信息等軌跡及序列信息設(shè)計(jì)變化的建議2/3/202332ManufacturingSystem生產(chǎn)線可視化仿真2/3/202333ManufacturingSystem虛擬裝配的模型及裝配過程2/3/202334ManufacturingSystem虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)多通道交互

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下知識(shí)獲取與建庫

基于VR的計(jì)算可視化

虛擬環(huán)境建模

產(chǎn)品建模

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理

2/3/202335ManufacturingSystem虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)虛擬設(shè)計(jì)與裝配技術(shù)

虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)虛擬生產(chǎn)技術(shù)

虛擬產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)技術(shù)虛擬檢測與評價(jià)技術(shù)虛擬紋理分析技術(shù)2/3/202336ManufacturingSystem使能技術(shù)之一多通道交互技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的軟硬件接口驅(qū)動(dòng)技術(shù)

大面積紋理的可見性快速顯示技術(shù)

信息與時(shí)間的同步技術(shù)

真實(shí)感渲染的三維圖形加速技術(shù)

三維定位跟蹤設(shè)備的定標(biāo)技術(shù)

人像分離與多傳感信息的融合技術(shù)

2/3/202337ManufacturingSystem虛擬環(huán)境建模技術(shù)圖像圖形混合建模技術(shù)

場景預(yù)處理技術(shù)

虛擬聲的生成與增強(qiáng)技術(shù)

多細(xì)節(jié)層次建模技術(shù)

智能化視區(qū)裁剪技術(shù)

基于圖像的繪制技術(shù)使能技術(shù)之二2/3/202338ManufacturingSystem產(chǎn)品建模技術(shù)零部件的物理建模方法

工程分析的有限元計(jì)算方法

工程分析結(jié)果的多準(zhǔn)則圖示方法基于物理的工程行為特征建模方法

工程對象的單元化劃分方法

使能技術(shù)之三2/3/202339ManufacturingSystem

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理技術(shù)

數(shù)據(jù)文件格式轉(zhuǎn)換技術(shù)

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)

使能技術(shù)之四2/3/202340ManufacturingSystem

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下知識(shí)獲取與建庫技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)化異構(gòu)知識(shí)與數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一表達(dá)

基于VR的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造集成過程鏈

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下虛擬產(chǎn)品數(shù)據(jù)與指令的傳輸與共享

分布式虛擬仿真節(jié)點(diǎn)的協(xié)同與自治

虛擬場景的快速漫游、繪制與網(wǎng)絡(luò)傳輸

基于多Agent的虛擬企業(yè)信息重組與集成

使能技術(shù)之五2/3/202341ManufacturingSystem

基于VR的科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù)

多通道技術(shù)與可視化技術(shù)的映射機(jī)理與操縱方法

特征可視化與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

基于VR的可視化與駕馭計(jì)算

分布式的計(jì)算與可視化環(huán)境的協(xié)同

使能技術(shù)之六2/3/202342ManufacturingSystem關(guān)鍵技術(shù)之一虛擬設(shè)計(jì)與裝配技術(shù)虛擬產(chǎn)品形狀設(shè)計(jì)虛擬裝配/拆卸設(shè)計(jì)與優(yōu)化虛擬樣機(jī)具有力覺的虛擬裝配2/3/202343ManufacturingSystem虛擬產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)技術(shù)基于表面質(zhì)量分析的切削參數(shù)選擇

遠(yuǎn)程機(jī)器人操作與監(jiān)控虛擬測量技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之二虛擬加工2/3/202344ManufacturingSystem虛擬檢測與評價(jià)技術(shù)虛擬表面接觸剛度分析基于應(yīng)力的加工質(zhì)量評價(jià)裝配信息建模刀位軌跡檢查及碰撞干涉檢驗(yàn)工藝過程規(guī)劃與仿真

關(guān)鍵技術(shù)之三2/3/202345ManufacturingSystem虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)虛擬測試

虛擬樣機(jī)的性能評價(jià)虛擬試驗(yàn)的運(yùn)行平臺(tái)

關(guān)鍵技術(shù)之四虛擬試驗(yàn)的物理建模2/3/202346ManufacturingSystem虛擬生產(chǎn)技術(shù)虛擬生產(chǎn)線/車間實(shí)時(shí)三維布局基于VR的網(wǎng)絡(luò)化分散制造仿真與評價(jià)

生產(chǎn)線/車間生產(chǎn)過程虛擬仿真關(guān)鍵技術(shù)之五2/3/202347ManufacturingSystem現(xiàn)有體系結(jié)構(gòu)Mediator體系。是一個(gè)側(cè)重于知識(shí)信息的管理體系，考慮了多軟件、多地域的集成方法。強(qiáng)調(diào)合作和分布式的用戶環(huán)境。缺點(diǎn)：沒有涉及到產(chǎn)品開發(fā)周期，沒有體現(xiàn)模型技術(shù)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)在其中的地位。Iwata體系。與現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)中的RPS和RIS相對應(yīng)，將VMS分成VPS和VIS，該體系建立了一個(gè)車間內(nèi)的制造活動(dòng)和數(shù)據(jù)模型，集成性較強(qiáng)。缺點(diǎn)：忽略了虛擬制造的控制行為，且開放性有所欠缺。

基于socket的分布式體系。注重對活動(dòng)/數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)分布性研究，初步解決了虛擬制造下的項(xiàng)目管理、設(shè)計(jì)和制造等事務(wù)的支持。缺點(diǎn)：缺乏產(chǎn)品開發(fā)過程的層次化控制，難以解決虛擬制造系統(tǒng)的復(fù)雜性要求。

工具集體系。認(rèn)為可以用工具思想表達(dá)產(chǎn)品開發(fā)過程的各類活動(dòng)，缺點(diǎn)：不支持產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)中產(chǎn)品和制造數(shù)據(jù)間的反饋和交互。2/3/202348ManufacturingSystem虛擬制造的功能框圖產(chǎn)品建模產(chǎn)品異地設(shè)計(jì)零部件分析優(yōu)化快速原型生產(chǎn)工藝優(yōu)化工具設(shè)計(jì)優(yōu)化刀位控制參數(shù)優(yōu)化刀位軌跡參數(shù)優(yōu)化加工方案評估虛擬實(shí)驗(yàn)虛擬檢測工藝模型驗(yàn)證產(chǎn)品模型實(shí)驗(yàn)：虛擬機(jī)床生產(chǎn)計(jì)劃仿真優(yōu)化虛擬生產(chǎn)布局虛擬設(shè)備集成虛擬裝配虛擬生產(chǎn)平臺(tái)服務(wù)器虛擬企業(yè)平臺(tái)服務(wù)器企業(yè)協(xié)同工作環(huán)境企業(yè)虛擬運(yùn)行企業(yè)運(yùn)行仿真產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品性能評價(jià)可制造性評價(jià)虛擬設(shè)計(jì)虛擬制造虛擬生產(chǎn)虛擬企業(yè)2/3/202349ManufacturingSystem分布式虛擬制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)人機(jī)交互接口個(gè)性化用戶界面通訊協(xié)議和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(IGES、STEP等)網(wǎng)絡(luò)及物理鏈路、硬件設(shè)備產(chǎn)品模型、數(shù)據(jù)、只是和規(guī)則基于COBRDA（DCOM）的分布集成框架虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)虛擬加工平臺(tái)虛擬控制平臺(tái)界面層框架層應(yīng)用層數(shù)據(jù)層協(xié)議層網(wǎng)絡(luò)層2/3/202350ManufacturingSystem分布式虛擬制造

虛擬制造中的多智能體結(jié)構(gòu)多智能體系統(tǒng)與虛擬現(xiàn)實(shí)仿真分布式虛擬環(huán)境DVE2/3/202351ManufacturingSystem分布式集成環(huán)境的特點(diǎn)支持智能體的自主性和相對獨(dú)立性，使其能夠根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和外部消息事件控制自身的行為；支持?jǐn)?shù)據(jù)、過程以及通信設(shè)施的封裝，使智能體有明確的邊界、標(biāo)識(shí)和引用的概念；支持消息的通信，直接給出與通信意圖有關(guān)的信息；支持新的過程加入以及數(shù)據(jù)與通信信息修改的重組能力。2/3/202352ManufacturingSystem多智能體的通用框架結(jié)構(gòu)客戶應(yīng)用服務(wù)請求Agent系統(tǒng)服務(wù)Agent客戶環(huán)境服務(wù)環(huán)境客戶應(yīng)用公共服務(wù)Agent2/3/202353ManufacturingSystem多智能體對虛擬制造的作用通過智能體間的通訊，開發(fā)新的規(guī)劃或求解方法來處理不完全或不確定的知識(shí)；通過智能體間合作，可以改善各智能體的基本能力，并從智能體的交互中進(jìn)一步理解其社會(huì)行為；系統(tǒng)的程序空間與它所描述的現(xiàn)實(shí)空間有一致的對應(yīng)關(guān)系，符合人的認(rèn)知習(xí)慣，對系統(tǒng)代碼的理解、修改、維護(hù)和移植都帶來了方便。

2/3/202354ManufacturingSystem分布式虛擬環(huán)境DVE

DVE系統(tǒng)無集中控制節(jié)點(diǎn)，無全局模擬時(shí)鐘，同時(shí)支持實(shí)時(shí)交互和共享虛擬工作空間；

DVE系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)都采用了“協(xié)議數(shù)據(jù)單元”（PDU）通過網(wǎng)絡(luò)交換實(shí)體狀態(tài)信息和事件信息；

DVE系統(tǒng)必須支持節(jié)點(diǎn)頻繁動(dòng)態(tài)地加入或退出虛擬系統(tǒng)，支持多個(gè)用戶以多種方式相互通信。

是一個(gè)由多臺(tái)計(jì)算機(jī)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接而成的虛擬控制與操作環(huán)境，各計(jì)算機(jī)之間可通過網(wǎng)絡(luò)高頻率地交換實(shí)體狀態(tài)更新信息，并由異地操作人員對大量動(dòng)態(tài)實(shí)體進(jìn)行控制操作，以保證該虛擬環(huán)境的參與者之間的實(shí)時(shí)交互，保證整個(gè)虛擬世界在顯示設(shè)備上變化的平滑性和一致性。其特點(diǎn)為：

2/3/202355ManufacturingSystemDVE的關(guān)鍵技術(shù)規(guī)模和功能可擴(kuò)展的異構(gòu)型軟件結(jié)構(gòu)自然的人-機(jī)交互技術(shù)網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議異構(gòu)性分布式環(huán)境動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展性安全性設(shè)施

DVE系統(tǒng)與工具的開發(fā)

2/3/202356ManufacturingSystem開發(fā)DVE所要考慮的因素網(wǎng)絡(luò)帶寬異構(gòu)性（硬件異構(gòu)、軟件異構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)）分布交互性規(guī)模可擴(kuò)展性、可擴(kuò)充性及可配置性失敗管理2/3/202357ManufacturingSystemDVE的發(fā)展方向建立協(xié)同虛擬環(huán)境(cooperativevirtualenvironment，簡稱CVE)以支持協(xié)同工作；使用Internet網(wǎng)和ATM網(wǎng)，并將幾何場景數(shù)據(jù)庫分布存儲(chǔ)以節(jié)省傳送量；

使用限時(shí)計(jì)算技術(shù)保證實(shí)時(shí)交互性；

DVE中幾何模型數(shù)據(jù)的管理；將三維真實(shí)感聲音集成到DVE中，從而增加環(huán)境的沉浸感；人工智能技術(shù)的引入。

2/3/202358ManufacturingSystem數(shù)字原型的基本概念

在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和加工規(guī)劃的過程中，將物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ陀脭?shù)字的形式來表示，即實(shí)物模型數(shù)字化，這就是數(shù)字原型。采用數(shù)字原型的目標(biāo)是保證對產(chǎn)品的造型、功能及其技術(shù)關(guān)聯(lián)從多個(gè)角度進(jìn)行實(shí)時(shí)和可靠的操作。2/3/202359ManufacturingSystem基于數(shù)字原型的分析與設(shè)計(jì)2/3/202360ManufacturingSystem三維動(dòng)感的數(shù)字原型建模幾何建模對象的表面處理動(dòng)態(tài)建模物理屬性建模

2/3/202361ManufacturingSystem波音777飛機(jī)數(shù)字化裝配2/3/202362ManufacturingSystem福特汽車公司的數(shù)字原型件2/3/202363ManufacturingSystem虛擬自動(dòng)生產(chǎn)線2/3/202364ManufacturingSystem虛擬制造培訓(xùn)系統(tǒng)組成培訓(xùn)任務(wù)規(guī)劃器培訓(xùn)仿真器行為評估器指導(dǎo)器和用戶接口

2/3/202365ManufacturingSystem基于多智能體的體系結(jié)構(gòu)培訓(xùn)仿真器培訓(xùn)任務(wù)規(guī)劃器指導(dǎo)器行為評估器用戶接口培訓(xùn)用戶2/3/202366ManufacturingSystem網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的系統(tǒng)軟件構(gòu)成數(shù)控系統(tǒng)編程軟件信息輸入模塊幾何仿真軟件系統(tǒng)物理仿真軟件系統(tǒng)建模、智能決策模塊基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)軟件集成調(diào)度管理平臺(tái)CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)信號(hào)分析、智能診斷與預(yù)測維修軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模型庫2/3/202367ManufacturingSystem基于網(wǎng)絡(luò)的VM培訓(xùn)系統(tǒng)2/3/202368ManufacturingSystem虛擬汽車原型2/3/202369ManufacturingSystem基于圖像的虛擬布局系統(tǒng)原型2/3/202370ManufacturingSystem虛擬汽車設(shè)計(jì)（內(nèi)部）2/3/202371Manu