一、產(chǎn)生的背景 

　　市場全球化使企業(yè)面臨的競爭對手不斷增多，面臨的競爭壓力日益加重，隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快药封，交貨時(shí)間和產(chǎn)品質(zhì)量較之于成本成為企業(yè)參與市場競爭更為重要的手段。與此同時(shí)焰诲，由于社會途茫、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而引起的對環(huán)境和社會因素的日益關(guān)注，導(dǎo)致了產(chǎn)品生命周期概念和可持 續(xù)性工業(yè)生產(chǎn)的出現(xiàn)溪食。面對制造環(huán)境的復(fù)雜性囊卜、制造產(chǎn)品的復(fù)雜性以及制造本身的復(fù)雜性(包括制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和制造過程的復(fù)雜性)的不斷提高，企業(yè)能否在瞬息萬變的市場競爭中立于不敗之地错沃，取決于企業(yè)的整體競爭能力栅组，即取決于其能否通過信息集成、智能集成枢析、資源集成玉掸、技術(shù)集成、過程集成醒叁、串并行工作機(jī)制集成司浪、組織管理集成以及人機(jī)集成實(shí)現(xiàn)分布式協(xié)同求解，從而使企業(yè)的運(yùn)作達(dá)到全局最優(yōu)把沼，資源得到合理的配置和利用啊易，提高市場競爭力。虛擬制造使企業(yè)的全面集成成為可能饮睬，從而作為一種21世紀(jì)的新型制造策略和方法正越來越受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的重視堤酿。 

　　二、虛擬制造的概念和功能 

　　1．虛擬制造的概念 

　　由于虛擬制造研究的出發(fā)點(diǎn)卦瘤、側(cè)重點(diǎn)以及應(yīng)用場合等方面的不同镇评，因此存在對虛擬制造各種不同的定義。 Kimura瑰氨、Onosato等將虛擬制造定義為現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)在虛擬環(huán)境下的映射牺鱼，是針對現(xiàn)實(shí)制造環(huán)境的虛擬模型，該模型為生產(chǎn)規(guī)劃砰穗、調(diào)度和管理提供測試環(huán)境揽宵。 ChetanShukla等將虛擬制造定義為一個(gè)正在發(fā)展中的研究領(lǐng)域，其目的是通過虛擬 現(xiàn)實(shí)技術(shù)將各種與制造有關(guān)的技術(shù)集成起來渣么。Hitchcock等則將其定義為一個(gè)用于提高制造企業(yè)內(nèi)各級決策和控制能力的集成的脐拄、虛擬的制造環(huán)境。而 Nahavandi和Preece對虛擬制造定義則與為Kimura的定義有些相似蛋鸡，將其定義為已經(jīng)存在或還不存在的制造系統(tǒng)的仿真模型醇樱，該模型具有與制造 過程、過程控制和管理以及產(chǎn)品有關(guān)的所有信息弓候。Lin等認(rèn)為虛擬制造是應(yīng)用計(jì)算機(jī)模型和制造過程仿真來輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造郎哭。Iwata等認(rèn)為虛擬制造系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)溝通制造工程和信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建立新型信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)最有希望的方法。K．I．Lee和S．D．Noh則認(rèn)為虛擬制造系統(tǒng)是表示現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)物理和邏輯結(jié)構(gòu)和特性的一種集成計(jì)算機(jī)模型菇存。

　　基于對當(dāng)前虛擬制造研究的歸納總結(jié)和對虛擬制造的研究夸研，我們認(rèn)為對虛擬制造的定義應(yīng)該分為3個(gè)層次： 

　　(1)虛擬制造作為一種哲理邦蜜、一種制造策略，為制造業(yè)的發(fā)展指明了方向亥至，在制造企業(yè)組織管理悼沈、產(chǎn)品開發(fā)過程、資源姐扮、工作機(jī)制等諸方面集成基礎(chǔ)之上絮供，使其成為一個(gè)有機(jī)整體，以達(dá)到提高整體的運(yùn)作及全局最優(yōu)決策的效能和市場競爭力的目的茶敏。 

　　(2)同時(shí)壤靶，虛擬制造作為一種現(xiàn)代制造環(huán)境下的制造理論和方法論，為整個(gè)制造企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)過程提供一種實(shí)施虛擬制造的方法惊搏，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)的全面集成提供指導(dǎo)原則贮乳、實(shí)施方法和途徑。 

　　(3)最后减点，虛擬制造是一種在計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下的集成的笆犀、虛擬的制造環(huán)境。下面本文將對這種集成的判原、虛擬的制造環(huán)境的功能進(jìn)行詳細(xì)討論锉纹。

　　2．虛擬制造的功能要求 

　　(1)通過虛擬制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程的集成和制造企業(yè)的全面集成根據(jù)制造企業(yè)策略，基于虛擬制造系統(tǒng)今天，在信息集成和功能集成的基礎(chǔ)上残宽，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程的集成。通過對整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程的建模置悦、管理父吧、控制和協(xié)調(diào)，對企業(yè)資源捂旨、技術(shù)秉唇、人員進(jìn)行合理組織和配置，面向產(chǎn)品的整個(gè)生命周期憨琅，實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)策略與企業(yè)經(jīng)營漆勉、工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)活動的集成(縱向集成)以及在產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段分布式并行處理虛擬環(huán)境下多學(xué)科小組的協(xié)同工作(橫向集成)，快速適應(yīng)市場和用戶需求的變化叙谨，以最快的速度向市場和用戶提供優(yōu)質(zhì)低價(jià)產(chǎn)品温鸽。 

　　(2)實(shí)現(xiàn)了虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)／虛擬制造仿真閉環(huán)產(chǎn)品開發(fā)模式各種建模、仿真和分析技術(shù)和工具的大量使用手负，實(shí)現(xiàn)了虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)／虛擬制造仿真閉環(huán)產(chǎn)品開發(fā)模式涤垫。虛擬制造系統(tǒng)能夠在產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段，根據(jù)用戶對產(chǎn)品的要求竟终，對虛擬產(chǎn)品原型的結(jié)構(gòu)蝠猬、功能切蟋、性能、加工榆芦、裝配敦姻、制造過程以及生產(chǎn)過程在虛擬環(huán)境下進(jìn)行仿真，并根據(jù)產(chǎn)品評價(jià)體系提供的方法歧杏、規(guī)范和指標(biāo)，為設(shè)計(jì)修改和優(yōu)化提供指導(dǎo)和依據(jù)迷守。由于以上開發(fā)過程都是在虛擬環(huán)境下針對虛擬產(chǎn)品原型進(jìn)行的犬绒。所以大大縮短了開發(fā)時(shí)間，節(jié)約了研制經(jīng)費(fèi)脯纽，并且能夠在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段發(fā)現(xiàn)可能存在的問題等吝，使其在成為事實(shí)之前予以解決；又由于開發(fā)進(jìn)程的加快尽架，使設(shè)計(jì)——評價(jià)——修改從多次串行工作模式下的小的局部循環(huán)過渡到基于并行工作模式的整體大循環(huán)成為可能泽中，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對多個(gè)解決方案的比較和選擇。 

　　(3)通過多層次糜罢、分階段熏虱、多目標(biāo)的決策支持，提高產(chǎn)品開發(fā)過程中的決策和控制能力通過虛擬制造系統(tǒng)在人與系統(tǒng)之間蛹吱、人工智能與非人工智能技術(shù)與工具之間浓盐、設(shè)計(jì)人員之間、現(xiàn)實(shí)世界與虛擬的計(jì)算機(jī)制造環(huán)境之間晨每、不同的產(chǎn)品開發(fā)過程之間倚胀、不同的知識來源之間等建立起了連接的紐帶。在分布式并行處理環(huán)境下所脉，在對產(chǎn)品開發(fā)過程多層次可款、分階段、多目標(biāo)的智能決策支持下克蚂，通過任務(wù)規(guī)劃闺鲸、調(diào)度、分配和協(xié)調(diào)埃叭，在評價(jià)系統(tǒng)支持下翠拣，在產(chǎn)品開發(fā)的不同階段，根據(jù)不同的評價(jià)體系指標(biāo)及規(guī)范游盲，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品误墓、生產(chǎn)制造過程在時(shí)間、質(zhì)量益缎、成本等多個(gè)目標(biāo)的評價(jià)谜慌，通過協(xié)同決策然想，提高企業(yè)的決策和控制能力，從而實(shí)現(xiàn)提高運(yùn)行效率以達(dá)到全局尋優(yōu)的目標(biāo)欣范。這包括：

　　(1)根據(jù)市場需求以及企業(yè)資源狀況和技術(shù)條件等变泄，進(jìn)行經(jīng)營決策，確定產(chǎn)品類型和規(guī)模恼琼，對可能取得的效益和可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估怔哮； 

　　(2)在虛擬環(huán)境下，基于分布式并行處理技術(shù)翼抡，在對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造過程和支持過程)進(jìn)行并行地鸡蒲、集成地設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，支持產(chǎn)品開發(fā)人員對產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)响奋、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)束咙、詳細(xì)設(shè)計(jì)以及工藝設(shè)計(jì)及組織生產(chǎn)等進(jìn)行協(xié)同決策； 

　　(3)根據(jù)企業(yè)資源情況救眯、產(chǎn)品類型和規(guī)模览止，制定生產(chǎn)規(guī)劃，控制和協(xié)調(diào)生產(chǎn)活動观昂，合理配置和利用企業(yè)的人校增、財(cái)、物資源疾练。 

　　(4)通過虛擬制造系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)的集成呛疫，提高企業(yè)自我調(diào)節(jié)、自我完善泡嘴、自我改造和自我發(fā)展的能力基于企業(yè)建模的虛擬制造系統(tǒng)甫恩，通過信息集成、組織管理集成酌予、智能集成磺箕、資源集成、技術(shù)集成抛虫、串并行工作機(jī)制集成松靡、過程集成以及人機(jī)集成等，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的全面集成建椰，為使其能夠根據(jù)復(fù)雜多變的競爭環(huán)境雕欺，監(jiān)控現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)的運(yùn)行，不斷調(diào)整組 織結(jié)構(gòu)棉姐，優(yōu)化運(yùn)營過程屠列，合理配置人、財(cái)、物力資源笛洛，革新技術(shù)和提高人員素質(zhì)等提供了一種系統(tǒng)的方法和途徑夏志，使企業(yè)的自我調(diào)節(jié)、自我完善政庆、自我改造和自我發(fā)展的能力大為提高。 

　　(5)提供一種具有制造語義的制造信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)虛擬制造系統(tǒng)能夠在制造系統(tǒng)和信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間起到橋梁作用仲工，為整個(gè)企業(yè)的制造活動提供一個(gè)具有制造語義的制造信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)和加快制造活動之間各種制造信息的交換母卵。

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