制造业的五种技术改造

    虚拟制造

    虚拟制造又称拟实制造，是1980年代后期美国首先提出来的一种新思想，它是利用信息技术、仿真技术、计算机技术等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措施，使得产品一次性制造成功，以达到降低成本、缩短产品开发周期、增强企业竞争力的目的。

    在虚拟制造中，产品从初始外形设计、生产过程的建模、模型装配到检验，整个生产周期都是在计算机上进行模拟和仿真的，不需要实际生产出产品来检验模具设计的合理性，因而可以减少前期设计给后期加工制造带来的麻烦，更可以避免模具报废的情况出现，从而达到提高产品开发的一次成品率、缩短产品开发周期、降低企业制造成本的目的。

    虚拟制造从提出到现在已历经了20多年，技术上得到了很大发展，应用方面也得到了广泛的扩展。许多学校、研究所、科研单位、大型企业等都在不断研究和应用虚拟制造技术。近年来，虚拟现实技术已较多应用到汽车开发工作中，并初步形成一种集专业理论、工程设计、科学试验等为一身的较为完整的应用体系。例如，美国福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司在新型汽车的开发中已经应用了虚拟制造技术，大大缩短了产品的发布时间;日本几家大型汽车公司如三菱、丰田、本田，都在应用虚拟制造方面取得了较大的成果；法国雷诺汽车公司应用的全息技术的虚拟现实系统，具有很好的可视化水平，把虚拟技术在汽车模具中的应用推向了一个新的台阶。此外，波音公司设计的777大型客机是世界上首架以三维无纸化方式设计出的飞机．它的设计成功已经成为虚拟制造从理论研究转向实用化的一个里程碑。

    与国外研究相比，中国在虚拟制造方面的研究多数还停留在系统框架和总体技术上，实质性的面向应用的关键技术还有待提高。一些高校联合研究所和企业在虚拟制造理论方面进行了大量的研究，也开发出许多适合中国企业的技术。如同济大学与香港理工大学联合机械科学研究院研究的分散网络化制造、异地设计与制造等技术已经取得了不少进展；武汉理工大学智能设计与制造研究所与上海振华港机股份有限公司合作，开发出“集装箱装卸桥计算机辅助设计和仿真系统”；清华大学在虚拟设计环境软件、虚拟现实、虚拟机床、虚拟汽车训练系统等方面的研究也取得很大的进展。但是，由于受到CAD/CAM/CAE/CAPP等基础软件、仿真软件、建模技术的制约，中国虚拟制造技术的研究多为虚拟制造的一些单元技术，研究的内容基本上为虚拟产品的装配、机床总体方案设计、虚拟测试以及虚拟企业等。

    当前中国企业的虚拟制造主要是应用于生成可信度高的产品虚拟样机，在产品设计阶段能够以较高的置信度预测所设计产品的最终性能和可制造性。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、微电子等领域，随着研究的不断深入和相关技术的发展，虚拟制造必将得到日益广泛的应用。