引言

　　進入20世紀90年代, 世界制造業(yè)競爭不斷加劇,使得當前制造業(yè)面臨著極大的挑戰(zhàn)常枢。這一挑戰(zhàn)主要來源于市場和技術(shù)兩個方面醋掖。面對這種挑戰(zhàn), 新的制造技術(shù)的不斷發(fā)展和相互滲透,使得整個制造業(yè)出現(xiàn)了第二次生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。虛擬制造 技術(shù)(VMT)是一種先進的新一代制造技術(shù),它可以實現(xiàn)從產(chǎn)品的設(shè)計善绎、分析黔漂、加工到管理的靈活經(jīng)濟地組織方式。推動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炬守、模具行業(yè)存在問題和現(xiàn)實性要求

　　現(xiàn)代化模具制造加工業(yè), 應(yīng)是以面向全球市場需求為特點,以應(yīng)用模具CAD/CAE/CAM技術(shù)來實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)牧嫉、高效、低費用的產(chǎn)品生產(chǎn)作為國際市場共同追求的目標减途。而傳統(tǒng)的模具設(shè)計和制造大都憑借經(jīng)驗或者使用引進的或自己研制的CAD/CAM軟件來實現(xiàn),整個過程是長期的酣藻、高費用的和低效率的。存在著諸多弊端:

　　(1)設(shè)計科學(xué)性差, 對經(jīng)驗的依賴性強, 模具的試制周期漫長,再設(shè)計的可能性加大,從而導(dǎo)致模具的總成本增高鳍置。

　　(2)市場需求分析,模具設(shè)計辽剧、制造和產(chǎn)品加工獨立分化。生產(chǎn)管理沒有全局的觀念税产。對項目往往缺乏可行性和經(jīng)濟效益評估,不能積極關(guān)注全球市場的需求動態(tài)怕轿。

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

　　(4)自行開發(fā)新系統(tǒng), 需要很大的時間和精力, 且實用化和商品化并不理想;購置一些成熟的軟件需要花費較大的前期投資和后期的維護資金辟拷。

　　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)中要求柔性化撞羽、快捷、低成本及高質(zhì)量的要求卒亩。因而, 提出了對模具行業(yè)現(xiàn)實性的要求昂贷。模具行業(yè)不僅要在計算機輔助技術(shù)上要過關(guān), 而且還要對用戶的需求能夠做出快速響應(yīng),只有顯著地縮短整個模具的開發(fā)周期, 降低其制造成本,才能快速占領(lǐng)市場。

　　滿足這一要求的方法之一就是探討實現(xiàn)這樣的一個VMT系統(tǒng),利用最優(yōu)的CAD答艘、CAE或CAM或它們的組合技術(shù)來對整體項目提供有力的決策和技術(shù)支持, 以實現(xiàn)全局優(yōu)化,最終贏得市場拆翘。解決方法就是動態(tài)地集成分散在全球各個地域的硬件和軟件技術(shù)優(yōu)勢。這種集成與常規(guī)的集成技術(shù)是不同的,它是虛擬的,僅由一個虛擬公司控制息体。它是并行工程思想與先進制造技術(shù)的綜合體現(xiàn)囊脉。將VMT思想引入并應(yīng)用于模具的設(shè)計、分析和制造中,對解決上述問題, 實現(xiàn)技術(shù)進步, 提高經(jīng)濟效益和增強企業(yè)競爭能力是極有效的手段,也是二十一世紀最有生機的新型市場經(jīng)營的方式之一狗悔。

　　2屉争、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巡软、CAM三項檩讯。VC3系統(tǒng)包括了內(nèi)層的核心數(shù)據(jù)倉庫即數(shù)據(jù)庫和知識庫及其管理系統(tǒng)、應(yīng)用專家系統(tǒng),它是一個緊密型的結(jié)構(gòu), 由虛擬公司的總監(jiān)理控制, 各個專家系統(tǒng)通過共享數(shù)據(jù)倉庫中的信息進行實時在線(real-time on line)決策支持, 總監(jiān)理對這些決策有最終的審計決策權(quán); 外層虛擬系統(tǒng)由模具CAD菌劲、CAE和CAM系統(tǒng),經(jīng)濟技術(shù)咨詢系統(tǒng)干跛、質(zhì)量檢驗系統(tǒng)和銷售服務(wù)系統(tǒng)等一些子系統(tǒng)組成, 但這是一個松散的結(jié)構(gòu)體系, 依項目的要求而定;內(nèi)外層通過網(wǎng)絡(luò)連接,依靠強有力的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(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)理負責外,其它系統(tǒng)均由各個專家系統(tǒng)的專家負責。整個系統(tǒng)運行是并行的祟绊。

　　3楼入、VC3系統(tǒng)環(huán)境技術(shù)分析

　　現(xiàn)代企業(yè)的共同特點是及時引進最新的科學(xué)技術(shù)成果, 改進現(xiàn)有的工藝方法,以便能夠進一步高效低成本地組織生產(chǎn)。特別是面向市場經(jīng)濟以后,虛擬模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)實質(zhì)是集成技術(shù)的虛擬實現(xiàn)牧抽。其思想和技術(shù)基礎(chǔ)是利用了敏捷制造AM技術(shù)的“競爭--合作/合同”機制,組建虛擬公司, 發(fā)揮局部特長; 并行工程CE的同步實現(xiàn)設(shè)計嘉熊、加工遥赚、核算和管理的一體化的思想;專家系統(tǒng)ES實現(xiàn)領(lǐng)域知識與復(fù)雜問題的求解評價和建議以及利用網(wǎng)絡(luò)和先進的管理系統(tǒng)NT-MS實現(xiàn)虛擬集成技術(shù)。

　　目前國內(nèi)外一些大的研究機構(gòu)可用于模具設(shè)計阐肤、制造和分析的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)還是較多的凫佛、較成熟的。充分利用這些軟件系統(tǒng)的優(yōu)勢,發(fā)揮各自的特長為VC3系統(tǒng)服務(wù)孕惜。虛擬系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的日常管理必須適應(yīng)一個規(guī)模和類型都在不斷變化的環(huán)境, 因此,要求網(wǎng)絡(luò)必須是具有最先進的技術(shù)服務(wù)支持和良好的安全保密性愧薛。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,對實施VC3系統(tǒng)有絕對的支撐能力诊赊。

　　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)合起來厚满。

　　(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)標準協(xié)議府瞄。在大量網(wǎng)上信息處理過程中, 不僅要保證方便地對數(shù)據(jù)進行存取楚餐、管理和協(xié)調(diào),最關(guān)鍵的還是要能夠為用戶提供決策支持。

　　對生產(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)采集蹂孽、技術(shù)集成和提高效率最有效的方法撇扯。數(shù)據(jù)倉庫是動態(tài)的“信息處理工廠”。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)酸穗。對數(shù)據(jù)倉庫信息存儲結(jié)構(gòu)進行分析, VC3應(yīng)采用層次關(guān)系存儲數(shù)據(jù)见撵。

　　在系統(tǒng)環(huán)境管理方面, 整個系統(tǒng)有一個共享的數(shù)據(jù)庫和知識庫; 由總監(jiān)理協(xié)調(diào)各個專家的工作, 當有項目時, 形成一個公司;當沒有項目時, 這個公司就不存在。因此, 總監(jiān)理的任務(wù)就是向各個專家進行咨詢, 分配和協(xié)調(diào)工作任務(wù), 信息總負責;要全權(quán)掌握好自己所擁有的信息管理系統(tǒng)方蜡。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施手段及相關(guān)軟件掌握在不同的網(wǎng)絡(luò)端點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)薪尉。但是, 在一個良好的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上,總監(jiān)理及其下面的專家們對網(wǎng)絡(luò)端點系統(tǒng)需求的數(shù)據(jù)和傳輸來去的信息與數(shù)據(jù)有絕對的支配權(quán)∶靠良好信任度的網(wǎng)絡(luò)合同協(xié)議相互之間進行遠程合作,可以保證最優(yōu)凡加、最快、費用最合適地完成各個子功能销泽。各個子系統(tǒng)之間不能互相聯(lián)絡(luò), 要有絕對地保障絕密的管理程序氧胳。

　　4、結(jié)論

　　VC3思想是敏捷制造技術(shù)辰令、并行工程伴鳖、專家系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及先進的管理技術(shù)的綜合體現(xiàn)徙硅。該系統(tǒng)的核心在于集成,實現(xiàn)方式采用虛擬手段榜聂。該虛擬系統(tǒng)的實現(xiàn), 有助于整個模具制造業(yè)找到一個新的應(yīng)用發(fā)展突破點,真正體現(xiàn)高速、高效峻汉、高質(zhì)的優(yōu)勢。通過實施VC3技術(shù), 預(yù)計產(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)越性脐往⌒莘停可以預(yù)見,這樣的系統(tǒng)在不久的未來實現(xiàn)是必然的扳埂。而且隨著技術(shù)的成熟,模具加工業(yè)虛擬現(xiàn)實(VR)技術(shù)也會隨之實現(xiàn)×鼋福基于虛擬系統(tǒng)的模具業(yè),將是21世紀市場上一種較好的阳懂、較快的實現(xiàn)產(chǎn)品的運營方式, 可大大減低新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險, 提高經(jīng)濟效益,最終使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

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