進(jìn)入20世紀(jì)90年代,世界制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇,使得當(dāng)前制造業(yè)面臨著極大的挑戰(zhàn)膘怕。這一挑戰(zhàn)主要來源于市場(chǎng)和技術(shù)兩個(gè)方面妹茬。面對(duì)這種挑戰(zhàn),新的制造技術(shù)的不斷發(fā)展和相互滲透,使得整個(gè)制造業(yè)出現(xiàn)了第二次生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變哑回。虛擬制造技術(shù)(VMT)是一種先進(jìn)的新一代制造技術(shù),它可以實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析才昔、加工到管理的靈活經(jīng)濟(jì)地組織方式谓蹂。推動(dòng)VMT在模具制造業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用是我們的任務(wù)所在。

　　1貌梦、模具行業(yè)存在問題和現(xiàn)實(shí)性要求

　　現(xiàn)代化模具制造加工業(yè),應(yīng)是以面向全球市場(chǎng)需求為特點(diǎn),以應(yīng)用模具CAD/CAE/CAM技術(shù)來實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)瘩穆、高效、低費(fèi)用的產(chǎn)品生產(chǎn)作為國(guó)際市場(chǎng)共同追求的目標(biāo)尸饵。而傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)和制造大都憑借經(jīng)驗(yàn)或者使用引進(jìn)的或自己研制的CAD/CAM軟件來實(shí)現(xiàn),整個(gè)過程是長(zhǎng)期的自驹、高費(fèi)用的和低效率的。存在著諸多弊端:

　　(1)設(shè)計(jì)科學(xué)性差,對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴性強(qiáng),模具的試制周期漫長(zhǎng),再設(shè)計(jì)的可能性加大,從而導(dǎo)致模具的總成本增高苔寝。

　　(2)市場(chǎng)需求分析,模具設(shè)計(jì)肤叼、制造和產(chǎn)品加工獨(dú)立分化。生產(chǎn)管理沒有全局的觀念竹祷。對(duì)項(xiàng)目往往缺乏可行性和經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估,不能積極關(guān)注全球市場(chǎng)的需求動(dòng)態(tài)谈跛。

　　(3)雖采用了一些先進(jìn)的CAD/CAE/ CAM等技術(shù),但在總體管理上,整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程是串行的而非并行的。

　　(4)自行開發(fā)新系統(tǒng),需要很大的時(shí)間和精力,且實(shí)用化和商品化并不理想;購(gòu)置一些成熟的軟件需要花費(fèi)較大的前期投資和后期的維護(hù)資金塑陵。

　　這些弊端是制約模具行業(yè)發(fā)展和繁榮的主要原因,因此,也就不能適應(yīng)現(xiàn)代化制造業(yè)中要求柔性化感憾、快捷、低成本及高質(zhì)量的要求令花。因而,提出了對(duì)模具行業(yè)現(xiàn)實(shí)性的要求阻桅。模具行業(yè)不僅要在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)上要過關(guān),而且還要對(duì)用戶的需求能夠做出快速響應(yīng),只有顯著地縮短整個(gè)模具的開發(fā)周期,降低其制造成本,才能快速占領(lǐng)市場(chǎng)。

　　滿足這一要求的方法之一就是探討實(shí)現(xiàn)這樣的一個(gè)VMT系統(tǒng),利用最優(yōu)的CAD兼都、CAE或CAM或它們的組合技術(shù)來對(duì)整體項(xiàng)目提供有力的決策和技術(shù)支持,以實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化,最終贏得市場(chǎng)嫂沉。解決方法就是動(dòng)態(tài)地集成分散在全球各個(gè)地域的硬件和軟件技術(shù)優(yōu)勢(shì)。這種集成與常規(guī)的集成技術(shù)是不同的,它是虛擬的,僅由一個(gè)虛擬公司控制扮碧。它是并行工程思想與先進(jìn)制造技術(shù)的綜合體現(xiàn)趟章。將VMT思想引入并應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)、分析和制造中,對(duì)解決上述問題,實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步,提高經(jīng)濟(jì)效益和增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力是極有效的手段,也是二十一世紀(jì)最有生機(jī)的新型市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)的方式之一慎王。

　　2蚓土、VC3系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)框架的構(gòu)造

　　通過上述分析研究,本文提出一種虛擬模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的思想,即VC3(VIRTUAL CAD/CAE/CAM),這里,C3指CAD、CAE、CAM三項(xiàng)蝇莲。VC3系統(tǒng)包括了內(nèi)層的核心數(shù)據(jù)倉庫即數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫及其管理系統(tǒng)胶勾、應(yīng)用專家系統(tǒng),它是一個(gè)緊密型的結(jié)構(gòu),由虛擬公司的總監(jiān)理控制,各個(gè)專家系統(tǒng)通過共享數(shù)據(jù)倉庫中的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(real-time on line)決策支持,總監(jiān)理對(duì)這些決策有最終的審計(jì)決策權(quán);外層虛擬系統(tǒng)由模具CAD、CAE和CAM系統(tǒng),經(jīng)濟(jì)技術(shù)咨詢系統(tǒng)闭腊、質(zhì)量檢驗(yàn)系統(tǒng)和銷售服務(wù)系統(tǒng)等一些子系統(tǒng)組成,但這是一個(gè)松散的結(jié)構(gòu)體系,依項(xiàng)目的要求而定;內(nèi)外層通過網(wǎng)絡(luò)連接,依靠強(qiáng)有力的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)信息的交換,除了銷售服務(wù)系統(tǒng)直接歸虛擬公司總監(jiān)理負(fù)責(zé)外,其它系統(tǒng)均由各個(gè)專家系統(tǒng)的專家負(fù)責(zé)爹窥。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行是并行的。

　　3哀呕、VC3系統(tǒng)環(huán)境技術(shù)分析

　　現(xiàn)代企業(yè)的共同特點(diǎn)是及時(shí)引進(jìn)最新的科學(xué)技術(shù)成果,改進(jìn)現(xiàn)有的工藝方法,以便能夠進(jìn)一步高效低成本地組織生產(chǎn)膊许。特別是面向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)以后,虛擬模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是集成技術(shù)的虛擬實(shí)現(xiàn)。其思想和技術(shù)基礎(chǔ)是利用了敏捷制造AM技術(shù)的“競(jìng)爭(zhēng)--合作/合同”機(jī)制,組建虛擬公司,發(fā)揮局部特長(zhǎng);并行工程CE的同步實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)支捍、加工拭秃、核算和管理的一體化的思想;專家系統(tǒng)ES實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域知識(shí)與復(fù)雜問題的求解評(píng)價(jià)和建議以及利用網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)的管理系統(tǒng)NT-MS實(shí)現(xiàn)虛擬集成技術(shù)。

　　目前國(guó)內(nèi)外一些大的研究機(jī)構(gòu)可用于模具設(shè)計(jì)抗稿、制造和分析的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)還是較多的蔓献、較成熟的。充分利用這些軟件系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),發(fā)揮各自的特長(zhǎng)為VC3系統(tǒng)服務(wù)基公。虛擬系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的日常管理必須適應(yīng)一個(gè)規(guī)模和類型都在不斷變化的環(huán)境,因此,要求網(wǎng)絡(luò)必須是具有最先進(jìn)的技術(shù)服務(wù)支持和良好的安全保密性幅慌。目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在飛速發(fā)展和不斷成熟并得到廣泛的應(yīng)用，因此,對(duì)實(shí)施VC3系統(tǒng)有絕對(duì)的支撐能力轰豆。

　　根據(jù)虛擬系統(tǒng)的要求,建議:

　　(1)整體系統(tǒng)采用廣域網(wǎng)如Internet網(wǎng),各個(gè)子系統(tǒng)采用局域網(wǎng)或自定義網(wǎng)絡(luò)環(huán)境;

　　(2)在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接上,應(yīng)該優(yōu)先選用集成型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)結(jié)構(gòu),以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和柔性;

　　(3)在網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)方面,應(yīng)采用最新的ATM技術(shù)確定網(wǎng)絡(luò)傳輸模式,它能以完善的端到端協(xié)議將局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)結(jié)合起來胰伍。

　　(4)在網(wǎng)絡(luò)安全性方面,整體系統(tǒng)應(yīng)采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;企業(yè)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)安全措施可以采用網(wǎng)絡(luò)路由器或Intranet的防火墻技術(shù);

　　(5)在CAD/CAM制造信息交換方面,企業(yè)內(nèi)通信聯(lián)網(wǎng)采用MAP/TOP工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。在大量網(wǎng)上信息處理過程中,不僅要保證方便地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存取酸休、管理和協(xié)調(diào),最關(guān)鍵的還是要能夠?yàn)橛脩籼峁Q策支持骂租。

　　對(duì)生產(chǎn)廠家而言,通過應(yīng)用數(shù)據(jù)倉庫而得到產(chǎn)品的各種需求信息,將是完成數(shù)據(jù)采集、技術(shù)集成和提高效率最有效的方法斑司。數(shù)據(jù)倉庫是動(dòng)態(tài)的“信息處理工廠”渗饮。數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)已有較成熟的支撐工具如智能代理工具(Intelligent Agent)和多維分析工具(MDA)。對(duì)數(shù)據(jù)倉庫信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析, VC3應(yīng)采用層次關(guān)系存儲(chǔ)數(shù)據(jù)宿刮。

　　在系統(tǒng)環(huán)境管理方面,整個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)共享的數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫;由總監(jiān)理協(xié)調(diào)各個(gè)專家的工作,當(dāng)有項(xiàng)目時(shí),形成一個(gè)公司;當(dāng)沒有項(xiàng)目時(shí),這個(gè)公司就不存在互站。因此,總監(jiān)理的任務(wù)就是向各個(gè)專家進(jìn)行咨詢,分配和協(xié)調(diào)工作任務(wù),信息總負(fù)責(zé);要全權(quán)掌握好自己所擁有的信息管理系統(tǒng)。虛擬系統(tǒng)與傳統(tǒng)方法表現(xiàn)最不同之處就是真正的實(shí)施手段及相關(guān)軟件掌握在不同的網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)上而不是在虛擬公司自己手中,因此,虛擬公司只有借之使用權(quán)而無擁有權(quán)糙置。但是,在一個(gè)良好的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上,總監(jiān)理及其下面的專家們對(duì)網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)系統(tǒng)需求的數(shù)據(jù)和傳輸來去的信息與數(shù)據(jù)有絕對(duì)的支配權(quán)云茸∈悄浚靠良好信任度的網(wǎng)絡(luò)合同協(xié)議相互之間進(jìn)行遠(yuǎn)程合作,可以保證最優(yōu)谤饭、最快、費(fèi)用最合適地完成各個(gè)子功能耗亮。各個(gè)子系統(tǒng)之間不能互相聯(lián)絡(luò),要有絕對(duì)地保障絕密的管理程序诚悍。

　　4、結(jié)論

　　VC3思想是敏捷制造技術(shù)、并行工程毛师、專家系統(tǒng)尼摩、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及先進(jìn)的管理技術(shù)的綜合體現(xiàn)。該系統(tǒng)的核心在于集成,實(shí)現(xiàn)方式采用虛擬手段族江。該虛擬系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),有助于整個(gè)模具制造業(yè)找到一個(gè)新的應(yīng)用發(fā)展突破點(diǎn),真正體現(xiàn)高速惜荐、高效、高質(zhì)的優(yōu)勢(shì)站号。通過實(shí)施VC3技術(shù),預(yù)計(jì)產(chǎn)生的效益將是巨大的,有著目前其它模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)越性用缔。可以預(yù)見,這樣的系統(tǒng)在不久的未來實(shí)現(xiàn)是必然的尔减。而且隨著技術(shù)的成熟,模具加工業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)也會(huì)隨之實(shí)現(xiàn)赠粘。基于虛擬系統(tǒng)的模具業(yè),將是21世紀(jì)市場(chǎng)上一種較好的缓艳、較快的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的運(yùn)營(yíng)方式,可大大減低新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn),提高經(jīng)濟(jì)效益,最終使企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地校摩。

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