虚拟制造技术的定义精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的虚拟制造技术的定义主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：虚拟制造技术的定义范文

[关键词] 虚拟制造 仿真 应用

一、引言

随着经济的全球化和社会的信息化，市场竞争日益激烈，制造企业为了在竞争中求得生存与发展，就应该以最快的上市速度、最好的质量、最低的成本和最优的服务满足不同顾客的需求。随着信息技术的迅速发展和企业市场竞争的需求，美国20世纪80年代后期提出了虚拟制造技术，并在20世纪90年代得到极大重视并得到迅速发展。

二、虚拟制造技术定义

虚拟制造 (Virtual Manufacturing简称VM）是实际制造过程在计算机上的映射，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机及高速网络的支持下，在计算机上群组协同工作，实现产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，以及企业各级过程的管理与控制产品制造的本质过程，以增强制造过程中各级的决策和控制能力。它为工程师们提供了从产品概论的形成、设计到制造全过程的三维可视及交互的环境，使得制造技术发展到了全方位预报的新阶段 。

三、虚拟制造方法具有以下特点：

1.全新的研发模式：虚拟制造技术中，设计者采用三维方式，建立全关联的的数字模型。当需要绘图数据时，可以方便地从三维模型中抽取，实现三维数字无图纸设计，同时还要求进行产品总体的模型设计，而不仅限于设计单个部件或零件，设计者需要了解零件如何制造、装配，并应用于设计过程，各专业人员不再分开独立地工作，而是按照项目进行组织并同时开展工作，能够很好地解决设计过程中的同步问题。

2.降低研发成本、缩短研发周期、提高产品质量：通过计算机技术建立产品的数字化模型，可以完成无数次物理样机无法进行的虚拟试验，从而无需制造及试验物理样机就可获得最优方案，减少了物理样机的数量，缩短了研发周期、提高了产品质量。

3.实现动态联盟的重要手段：通过网络实现并行设计和制造，具有传递快速、反馈及时的特点，进而使动态联盟的活动具有高度的并行性。

四、虚拟制造的关键技术

虚拟制造技术涉及面很广，如环境构成技术、过程特征抽取、集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成、多学科交叉功能、决策支持工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等，其中后三项是虚拟制造的核心技术。

1.建模技术：虚拟制造系统的建模包括生产模型、产品模型和工艺模型。生产模型可归纳为静态描述和动态描述两个方面。静态描述是指系统生产能力和生产特性的描述。动态描述是指在已知系统状态和需求特性的基础上预测产品生产过程。虚拟制造下的产品模型不再是单一的静态特征模型，它能通过映射、抽象等方法提取产品实施中各活动所需的模型，包括三维动态模型，干涉检查，应力分析等。工艺模型是将工艺参数与影响制造功能的产品设计属性联系起来，以反应生产模型与产品模型之间的交互作用。

2.仿真技术。仿真就是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，然后在分析的基础上运行此模型，从而得到一系列的统计性能。目前广泛使用CAD、Solidworks、UG、PRO/E等三维软件能较方便的构建三维模型，虚拟样机是基于三维模型的产物，能完成结构分析、装配仿真及运动仿真等复杂设计过程。

3.虚拟现实技术。虚拟现实技术VRT（Virtual Reality Technology）是综合利用计算机图形系统、各种显示和控制等接口设备，在计算机上生成可交互的三维环境（称为虚拟环境）中提供沉浸感觉的技术。由图形系统及各种接口设备组成。在计算机上建立起的虚拟制造环境是一种接近人们自然活动的一种“自然”环境，可以充分发挥技术人员的想象力和创造能力，相互协作发挥集体智慧，提高产品开发的质量和缩短开发周期。

4.虚拟制造的分类。按照与生产各个阶段的关系,虚拟制造可分成三类:(1)以设计为中心的VM，这类 VM 是将制造信息加入到产品设计和工艺设计中，并在计算机上进行数字化制造，仿真多种制造方案，评估各种生产情景，通过仿真制造来优化产品设计和工艺设计，以便作出正确决策。(2)以生产为中心的VM，这类 VM 是将仿真能力加到生产计划模型中，以便快捷化评价生产计划，检验工艺流程、资源需求状况以及生产效率，从而优化制造环境和生产供应计划。(3)以控制为中心的VM，这类 VM 是将仿真能力加到控制模型中，提供对实际生产过程的仿真环境，即将机器控制模型用于仿真，其目标是实际生产中的过程优化，改进制造系统。

5.虚拟制造技术在制造业中的应用。虚拟制造技术首先在军事、航空航天、汽车领域中获得成功的应用。例如波音飞机公司777飞机的设计，就是采用虚拟制造技术的典型范例，设计、装机、测试均在计算机中完成模拟，实时采集和处理数据并及时解决设计问题，使得最终制造出来的波音777飞机与设计方案误差小于0.001英寸，保证一次试制成功。

目前虚拟制造技术应用得比较成熟的有：产品的外形设计、产品的布局设计、产品的运动和动力学仿真、热加工工艺模拟、加工过程仿真、产品装配仿真、虚拟样机与产品工作性能评测、企业生产过程的仿真与优化、产品的广告与漫游等。

五、结语

采用虚拟制造技术，在三维可视化虚拟环境中，能充分发挥设计人员的想象力和创造力，使设计人员的经验和科学的计算分析完美地相结合，推进了产品设计的创新与发展，提高了机械产品的创新开发能力。随着制造技术和网络技术的发展，虚拟制造技术方面的研究将会进入一个更加崭新的阶段。

参考文献：

[1]严隽琪等:虚拟制造的理论.技术基础与实践.上海交通大学出版社,2003：1～24

[2]王志新:虚拟技术及其应用.上海理工大学学报第20卷,第1期：49～55

第2篇：虚拟制造技术的定义范文

先进制造技术(AMTAdvancedManufacturingTechnology)作为一个专有名词目前还没有准确的定义。通过对其内涵和特征的研究，目前共同的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。其具有如下一些特点：

1、从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要；

2、从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥；

3、从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节；

4、从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量；

5、从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。

通过对先进制造技术的定义和特点的分析发现，现代集成制造系统拥有先进制造技术的绝大部分特点，只不过先进制造技术所涉及的范围要比现代集成制造系统大，现代集成制造系统在吸收计算机集成制造系统的优秀成果的基础上，继续推动并行工程、虚拟制造、敏捷制造和动态联盟的研究工作，并不断吸收先进制造技术中的成功经验和先进思想，将它们进行推广应用，由此使现代集成制造系统成为先进制造技术的核心。

（1）并行工程(CEConcurrentEngineering)并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法。它要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。为了达到并行的目的，必须建立高度集成的主模型，通过它来实现不同部门人员的协同工作；为了达到产品的一次设计成功，减少反复，它在许多部分应用了仿真技术；主模型的建立、局部仿真的应用等都包含在虚拟制造技术中，可以说并行工程的发展为虚拟制造技术的诞生创造了条件，虚拟制造技术将是以并行工程为基础的，并行工程的进一步发展就是虚拟制造技术。同时，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技术支持下，将原来分别进行的工作在时间和空间上交叉、重迭，充分利用了原有技术，并吸收了当前迅速发展的计算机技术、网络技术的优秀成果，使其成为先进制造技术的基础。

（2）虚拟制造(VMVirtualManufacturing)虚拟制造利用信息技术、仿真技术、计算机技术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，从而使产品一次性制造成功，达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。

（3）敏捷制造(AMAgileManufacturing)敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础的，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路，它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平，是现代集成制造系统的发展方向。

（4）绿色制造(GMGreenManufacturing)绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)最小，资源的使用效率最高。绿色制造的提出是人们日益重视环境保护的必然选择，发展不能以环境污染为代价。国际制造业的实践表明，通过改进整个制造工艺来减少废弃物，要比处理工厂处理已经排放的废弃物大大节省开支。绿色制造的实现可以通过计算机仿真来达到目的，即它是虚拟制造的一部分。从可持续发展战略的观点看，绿色制造是必然选择，它将成为现代集成制造系统的一个重要的组成部分。

二、现代集成制造系统的含义与定位

现代集成制造系统(ContemporaryIntegratedManufacutringSystem)是计算机集成制造系统新的发展阶段，在继承计算机集成制造系统优秀成果的基础上，它不断吸收先进制造技术中相关思想的精华，从信息集成、过程集成向企业集成方向迅速发展，在先进制造技术中处于核心地位。具体地说，它将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机地结合，通过计算机技术使企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行。在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化，达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

从以上的分析中我们可以看到：各种先进制造技术是相互关联、彼此交叉的，在先进制造技术的含义下，现代集成制造系统成为它的核心，并随着先进制造技术的不断发展而发展。

参考文献

［1］李伯虎等.现代集成制造系统的发展与863/CIMS主题的实施策略.CIMS，1998,(10).

［2］吴澄，李伯虎.从计算机集成制造系统到现代集成制造系统.CIMS，1998，(10).

［3］李敏贤.面向21世纪的先进制造技术[J.机械工业自动化，1998，20(4).

第3篇：虚拟制造技术的定义范文

以飞机装配工艺为例，过去采用样板、模线、样件等模拟量传递方式，效率，准确度，产品质量都比较低。而现在基于计算机的先进装配协调方法采用了数字量传递的方式，效率，准确度都有很大提高。然而无论是哪种装配，协调工艺都决定于其设计。因此要提高装配，协调工艺必须从设计入手。数字化设计技术以CAD/CAM技术、计算机技术、网络数据库技术和信息集成技术发展等为基础，主要内容有产品数字化定义、虚拟装配和并行技术等。产品数字化定义是应用计算机来描述和定义产品的研制，它的目的是对在产品全生命周期的数字化过程中所包含的信息进行定义和描述，以及这些信息之间的相互关联。产品数字化装配是指对已进行数字化定义的产品零部件通过计算机实体进行虚拟装配，确定航空部件的配合是否符合尺寸，配合要求是否存在超差等等。使在设计过程中的可能不合理因素减到最少，从而减少在制造过程中的更改与返工。由于采用了数字化设计技术，使波音777研制周期缩短了一半，降低了25%的成本，减少了75%的出错与返工率，产品质量得到了大幅度提高。并在波音777飞机开发与制造过程中的成功应用，使数字化设计技术的重要性得到充分认识。

2集成技术

由于航空产品有研制周期长，结构复杂，制造精度要求高，产品使用期长，售后情况复杂，研发生产合作国际化等特点，因此集成技术显得尤为重要。作为集成制造技术的重要组成部分，计算机集成制造技术通过计算机技术将CAD、数控编程、数控加工等原本各自独立的环节整合为一个有机整体，以达到提高产品质量，缩短制造过程，减少生产成本的目的。现代集成技术包含有信息集成、过程集成和企业间集成。通过现代集成技术可实现数字化、网络化、全球化制造。完成波音777研发生产后波音公司，开始实施DCAC/MRM（飞机结构设计与控制/制造资源管理），以达到从用户订单、设计制造、最终到交付使用的统一信息和过程管理的目的。现代集成技术可以解决以前单一数据源方面存在的问题，统一管理产品数据、生产管理过程数据。确定信息的完整性、唯一性、协调性、有效性、无冗余和安全性。将资源管理、设计、制造、销售、服务等5个过程的信息整合为一体。

3数控加工技术

先进的数控加工技术是当代航空制造业中一个重要的组成部分，也是柔性制造技术的基础。随着我国近年来大量新机研制项目的开发，大量的业务都需要国际间合作，各航空企业所保有的数控机床总量已大幅度增加，通过数控机床加工的零件数量明显增多。在航空制造所涉及的零部件主要特点是结构复杂、零件数量多，表面形状复杂。因此加工技术难度很大，在此需求背景下，对航空行业的数控加工技术水平有很高要求。为实现这一要求，以特征技术为基础的针对飞机零部件和发动机机构件的CAD/CAPP/CAM集成系统技术，分布式的DNC技术，CAP智能化技术，网络数据库以及相应的数据管理技术，车间生产组织、管理调度技术有了很大的提高。

4虚拟制造技术

虚拟制造的实质是通过相关软件在计算机中的制造，可在计算机中演示完整的制造过程。通过虚拟制造可以验证制造过程的安全性，并且可以进一步优化生产方案。从而保证设备与操作人员的安全，降低产品的生产成本，缩短生产工期，提高生产效率。

5计算机技术在常规成形领域中的应用

作为最早于计算机技术相结合的行业，计算机技术明显地推动着航空制造工业各方面的改变。计算机技术在航空部件制造的三大传统工艺（钣金、机械加工、铆装）中的广泛应用，航空制造技术水平有很大进步。飞机钣金件往往具有结构体积大，质量轻的特点，而且大部分飞机结构中的钣金部分是保证飞机气动外形的重要组成，其加工水平直接决定了飞机的气动性能。然而以蒙皮加工为例，传统的蒙皮拉形机往往以人工操作为主，加工质量取决于操作员的熟练度与技术水平，导致产品质量不稳定。不过随着大量采用数控技术的蒙皮拉形机的投入使用，产品质量得到稳定保障。在传统的机械加工方面，大量地对先进数控设备进行采用，使飞机零部件中的复杂表面加工，如发动机叶片的生产效率大大提高。在传统的飞机连接技术中主要采用铆接等方法，同时也导致了疲劳寿命低，密封性差等。而随着对真空电子束焊，激光焊等先进连接技术的研究，可以有效地改善机体结构的各项力学性能。

6结束语

第4篇：虚拟制造技术的定义范文

[关键词]虚拟现实技术；资源库；虚拟制造；应用前景

引言

随着知识经济的飞速发展和高职高专教育教学改革的深入，信息化建设在教育教学过程中的应用已经成为不可或缺的手段，而共享型专业教学资源库是教育信息化的直接体现。

《数控加工》课程是数控技术专业的专业课程也是核心课程，加强数控资源库建设力度，扩大数控资源库在数控教学中的影响力关乎数控专业将来的发展。如何让资源库的建设更加合理有效的为学校教学、教师交流等方便服务，是现在要解决的关键问题。

1.虚拟现实技术的概念

虚拟现实技术（Virtual　Reality简称VR）是指利用计算机和设备，生成与真实环境相一致的三维虚拟环境，允许用户从不同的角度和视点来观看这个环境，并且能够通过辅助设备与环境中的物体进行交互关联。将从根本上改变人与计算机之间的枯燥、生硬和被动的现状，为人机交互技术开创新的研究领域。虚拟制造则是利用虚拟现实技术，在计算机上完成制造过程的技术。采用此技术，在实际的制造之前，可以对产品的功能和制造性、经济性等方面的潜在问题进行分析和预测，实现产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检测及企业各级的管理控制等，增强制造过程中各级的决策和控制能力。

2.《数控加工》课程资源库建设内容

2.1网络课程建设：网络课程建设包括两大类内容：一是现有的CAI课件改造升级；二是新开发一批网络课程。网络课程建设要与素材库建设相结合。CAI课件改造的方式是在学校的现有CAI课件中优选出一批具有较高质量的课件进行升级改造，再存入数控教学资源库。网络课程建设的目的是为学校教育教学提供急需的、成系列的优质网上教学资源。为适应不同层次的学习者，网络课程建设必须分年级、分学科进行系列教学课程建设。

2.2素材库建设：教学素材库建设是为了集中建设我国学校的优秀教学资源，避免网络课程建设过程中的大量重复性劳动，提高现代远程教育职员建设的效率，尽快建设进程，降低建设成本。教学素材库是一个具备科学性、实用性、方便性特征的大型知识库，服务于网络课程建设，是现代远程教育教学资源建设的重要内容。素材库的类型主要有小型课件库、图片素材库、动画素材库、音效素材库、教案库、试题库、教研论文库、数控大赛库等。现有音视频教育资源数字化改造是教学素材库建设的一项重要内容。由于音视频教育资源文件大，应该组织专家筛选出一批有价值的音频教育资源进行数字化改造，采用先进、安全、有效的数据压缩技术进行处理，目的是尽量降低网络的数据传输量，以提高数据传输速度，同时，注意开发新的音视频教育资源。

2.3教学支持环境建设：教学支撑环境可为学校远程教育的施教者和学习者提供完整的教学辅助与辅导工具，包括素材收藏夹、网络课件协作工具、多媒体集成软件和网上答疑、网上讨论、网上作业、网上自测等教学辅助软件及各类教学及管理的数据库软件。

3.虚拟现实在数控加工资源库中的应用

随着虚拟制造等新概念的提出，虚拟加工作为虚拟制造技术的一个十分重要的分支，其过程的研究在国内外受到越来越普遍的重视。利用虚拟现实技术建立的《数控加工》课程资源库，在此虚拟环境中，除了完成零件加工过程的整个仿真过程，同时，可以定义工件的几何形状，材料的物理性能，加工过程切削参数建立起加工过程物理模型，进行加工过程的动态情况进行模拟，尽早的发现加工过程中未能预料到的对加工质量产生不利影响的因素，从而判断产品设计的可加工性，进行调整和优化。

《数控加工》资源库的访问与人机交互主要是以下几个方面实现：

3.1车间的管理：使用者通过网络对整个数控加工车间所有数据库的浏览，利用虚拟现实技术对数控加工车间实现实时漫游，观察车间布局状况，查看生产任务和对其他车间实现信息共享，以此来解决学校硬件设备资源的不足和学生对数控生产车间不熟悉的状态。

3.2数控机床库：利用Nx建模软件将数控加工中心、数控车床和数控铣床的外观和整体布局进行绘制，利用3Dmax软件对数控机床进行渲染，最后利用Eon　Studio软件将现有的机床进行虚拟加工、装配，同时到网络使其能够在《数控加工》资源库中进行链接，供使用者对数控机床外观了解、内部机械部件和电子部件进行拆装、数控维修调试等操作，以便更熟悉与操作机床。

3.3数控刀具库：将绘制完成的数控刀具外观尺寸、刀具角度、切削参数等利用Eon软件转换成基于internet网络支持文件，使得使用者能够通过网络平台进行刀具知识的学习。

3.4数控夹具库：将数控夹具中的车床夹具、铣床夹具及复合夹具各部分零件进行绘制成实体，将零件利用Eon　Studio软件进行虚拟装配，可以根据零件形状不同将夹具进行装配，以方便查找在实际装夹过程中所遇到的干涉、欠定位和过定位等现象，减少在实际装配中的反复拆装的过程，减少数控加工零件安装辅助时间。从而对夹具设计过程中所出现的问题及时的发现并加以解决和优化。

3.5加工零件库：将数控加工过程中所需要的符合《数控加工》课程所要求的知识点的典型零件进行绘制，并根据教学知识重点及难点制作教学实施过程文件，并在数控虚拟车间中利用音视频的方式进行选播，学生可以根据自己对实际加工零件知识要点的掌握情况进行播放，避免全班学生同一个难度，而使得一部分学生产生厌烦的情绪。

4.结论

虚拟现实技术从其萌芽到今天的日渐成熟已经经历了一段相当长的时间，伴随着计算机图像技术和计算机网络技术的不断发展，我们的虚拟现实技术也将迎来一个快速发展的阶段，使我们的虚拟现实中的场景更加真实。国内的企业及学校对虚拟生产车间的内涵和意义尚缺乏足够的认识，这些因素是制约虚拟制造技术在国内应用的不利因素。同时虚拟现实技术在《数控加工》课程资源库建设中更是少之又少，如何提高虚拟现实技术在数控专业教学中的应用广度，已经成为现在数控技术行业一项极其重要的问题。

第5篇：虚拟制造技术的定义范文

[关键词]先进制造业 制造技术 制造模式 市场网络组织

〔中图分类号〕F062.9 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕 1000-7326（2008）06-0074-06

在经济全球化和信息技术革命的推动下，国际制造业的生产方式正在发生着重大变革。近十余年来，世界主要工业国纷纷制定各种发展计划，促进传统制造业向先进制造业（advanced manufacturing industry）转变。加快发展先进制造业，已经成为世界制造业发展的新潮流。本文根据当代国际制造业发展的新趋势，从超微观、微观和中观三维视角进行综合概括，建立起一个新的先进制造业理论模型。

一、关于先进制造业概念的讨论

“先进制造业”是国内学术界近年中提出的新概念，目前尚没有一个明确的、一致公认的定义。什么是先进制造业？解释主要有以下三种。

（1）先进制造业主要指采用先进制造技术为主要生产手段的制造业。先进制造业最主要的特点是技术革新快，适应市场需求的多样化。[1]

（2）先进制造业是指能够不断吸收高新技术成果，并将先进制造技术和管理方式综合应用于研究、设计、制造、检测和服务等全程的制造业。具有技术含量高、经济效益好、创新能力强、资源消耗低、环境污染少、服务功能全、就业比较多等特点。[2] 它不仅包括高新技术产业，也涵盖运用高新技术和先进适用技术改造的传统产业。

（3）先进制造业指制造业不断地吸收电子信息、计算机、机械、材料以及现代管理技术等方面的高新技术成果，并将这些先进制造技术综合应用于制造业产品的研发设计、生产制造、在线检测、营销、服务和管理的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，即实现信息化、自动化、智能化、柔性化、生态化生产，取得很好的经济、社会和市场效果的制造业的总称。[3]

上述三种解释都有合理之处，但又都不全面和准确。首先，先进制造业无疑离不开先进技术，但仅采用先进技术，或仅从先进技术来定义，不足以揭示先进制造业的内涵，也无法把先进制造业与以技术先进为标志界定的高新技术产业区分开来。实际上，传统制造业也是追求技术不断进步的。其次，先进制造业的确不仅仅局限于生产过程，还应该包括产前和产后全过程，但这也还不足以说明先进制造业是一种新的生产方式。最后，上述解释都把先进制造视为一个封闭的系统，忽视了现代网络化的营销系统和企业之间的广泛关联。

笔者认为，应该结合国际制造业的发展趋势和先进国家制造业的发展特征，可以从超微观、微观和中观的三维视角来对先进制造业进行理论概括。

从超微观即企业内部的角度看，先进制造业首先表现为技术的先进性，是一个能够不断进行技术创新的先进技术体系。既能不断吸收当代高新技术成果来进行自主技术开发，又善于将先进技术应用于从研发、制造到营销、维修服务的全过程。先进技术是企业生产和发展的基础，对制造业的发展起决定性作用。正是在先进技术的基础上，先进制造业才能够实现信息化、自动化、智能化、柔性化和生态化生产。

从微观即企业整体的角度看，先进制造业表现为生产模式的先进性，是一种能够适应市场变化、不断优化企业内部资源配置、并能兼顾生态环境和社会利益的高效生产体系。诸如柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、精益生产模式（LP）、清洁生产模式（CP）、高效快速重组生产系统、虚拟制造模式（VM）等，就是最为著名的先进制造模式。它决定着企业具体配置各种生产要素的方式和效率，体现着企业与市场之间密切的良性互动关系，也反映着企业与生态和社会环境的和谐相处。正是在生产模式这一点上，先进制造业与传统制造业迥然有别。

从中观即产业体系的角度看，先进制造业表现为营销网络组织的先进性，是一种以产业链为主干、集群化为依托的网络化市场组织。先进制造业是以现代生产业和发达的市场网络为支撑的。先进制造业内部各产业部门、各企业之间，在投入产出方面存在着密切的联系，需要通过价值链上的整合与协同、形成供应链联盟和产业集群，从而组成高效率的市场系统。

通过上述分析，概括起来，可以得出先进制造业的简明定义：先进制造业就是广泛应用先进制造技术、采用先进制造模式、拥有先进市场网络组织的工业生产系统。可用图1来清楚表示先进制造业的理论模型。

二、先进制造技术的内涵与发展

一般认为：先进制造技术是将先进的机械制造技术、电子信息技术和自动化设备以及材料技术等高新技术和先进适用性技术，综合应用于产品的研究与开发、设计、生产、管理和市场开拓、售后服务，并取得经济社会效益的综合技术，它们被统称为先进制造技术。

先进制造技术一般分为四大类。（1） 现代设计技术，包括计算机辅助设计(CAD)、反求工程技术的新产品开发、基于并行工程的产品设计、文件设计技术与质量功能配置、再生产工程、绿色产品设计等。（2） 先进的制造工艺技术，包括计算机辅助制造(CAM)、少无切削制造技术、非机械加工制造技术、生长型加工和快速原型技术制造(RPM)、虚拟制造技术（VMP）等。（3） 综合自动化技术，包括分布式数控技术(DNC)、柔性制造技术(FMT )、集成制造技术(CIMT)、智能制造技术(IMT)等。（4） 现代系统管理技术，包括制造资源计划（MRPII）、准时制（JIT）及精益生产(LP)、敏捷制造（AM）、全球化制造(GM)和信息管理系统(IMS)、可持续发展技术和相关技术等。[4]

1994年初，美国联邦科学、工程和技术协调委员会（FCCSET）下属的工业和技术委员会先进制造技术工作组，曾经对先进制造技术的内涵首次作系统的说明，认为先进制造技术主要包括三个技术群：主体技术群、支撑技术群和制造基础设施（制造技术环境）。这三部分构成一个完整的体系，缺一不可，否则很难发挥预期的整体功能效益。

与传统制造技术相比，先进制造技术具有四大特征。（1） 它的基础是优质、高效、低耗、无污染或少污染工艺，并在此基础上实现优化及与新技术的结合，形成新的工艺与技术。（2） 传统制造技术一般单指加工制造过程的工艺办法，而先进制造技术覆盖了从产品设计、加工制造到产品销售、使用、维修整个过程。（3） 传统制造技术一般只能驾驭生产过程中的物质流和能量流，随着信息技术的列入，使先进制造技术成为能驾驭生产过程中的物质流、能量流和信息流的系统工程。（4） 传统制造技术的学科、专业单一，界限分明，而先进制造技术的各专业、学科、技术之间的不断交叉、融合，形成了综合、集成的新技术。

目前在发达国家，先进制造技术发展的基本态势是：其一，以数控机床、加工中心和工业机器人为标志的柔性制造单元系统，以柔性制造单元和自动、半自动物料输送组合为标志的柔性制造系统，这两个阶段的先进制造技术已相当成熟。其二，以信息、工艺、物流、计算机集成为特点的集成技术已处于完善阶段。其三，以设计智能化、单元化加工过程智能化和系统整体管理智能化为特征的智能集成制造系统，仍然处在研究与开发过程中。[5] 具体来看，呈现出以下几大发展趋势。

（1）数字化。它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理技术的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统发展的必然趋势。它包含了三大部分：以设计为中心的数字制造，以控制为中心的数字制造和以管理为中心数字制造。

（2）精密化。它一方面是指对产品、零件的精度要求越来越高，一方面是指对产品、零件的加工精度要求越来越高，如精密加工技术、细微加工技术、纳米加工等。

（3）集成化。先进制造技术的集成化趋势本质就是知识的集成。其具体表现在三个方面：现代技术的集成；加工技术的集成和企业管理技术的集成。

（4）网络化。利用网络，在产品设计、制造与生产管理等活动乃至企业整个业务流程中充分享用有关资源，即快速调集、有机整合与高效利用有关制造资源。制造技术的网络化由两个因素决定：一是生产组织变革的需要，一是生产技术发展的可能。

（5）虚拟化。虚拟技术是以计算机支持的仿真技术为前提，对设计、加工、装配等工序统一建模，形成虚拟的环境、虚拟的过程、虚拟的产品、虚拟的企业，主要包括虚拟环境技术、虚拟设计技术和虚拟制造技术。

（6）智能化。制造系统正由原先的能量驱动型转变为信息驱动型，这就要求制造系统不但要具备柔性，而且还要表现出某种智能，以便应对大量复杂信息的处理、瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境。

（7）绿色化。环境保护与环境制约使先进制造技术逐渐向绿色化、可持续化发展。制造业的产品从构思开始，到设计阶段、制造阶段、销售阶段、使用与维修阶段，直到回收阶段、再制造各阶段，都必须充分考虑环境保护。

三、先进制造模式的内涵与发展

由于资源、环境、市场需求变化及日趋激烈的市场竞争，对制造业市场变动能力、企业网络组织结构、可持续发展等方面提出了更高的要求。传统的大批量生产模式（即福特制生产模式）受到越来越多的挑战，从而催生和创新出了一系列先进制造模式。关于先进制造模式国内外有许多不同看法。主要有两种观点：一是从制造科学和制造系统的角度出发，认为制造模式是一种典型的制造系统；另外一种观点从管理的角度出发，从比较广泛的范围来看，认为先进制造模式是一种在生产和制造领域中应用的新生产方式和方法，或是一种制造战略。

一般而言，制造模式具有典型的制造过程和运行机制，同时具备明确的功能、结构、通信和操作机制。它对于企业内部的信息流、物流和人流的管理具有明确的处理方法；对于企业外部的动态联盟（包括市场销售、供应链、资源、生产服务等）也具有相应的对策；最后对于上述问题的处理都具有相应的评价指标和方法。因此，制造模式是制造业为了提高产品质量、市场竞争力、生产规模和生产速度，以完成特定的生产任务而采取的一种有效的生产方式和一定的生产组织形式。现代先进制造生产模式是从传统的制造生产模式中发展、深化和逐步创新而来。

简单地说，所谓先进制造模式，就是围绕企业的价值增值链，依据不同的环境、通过有效地组织各种要素形成的，可以在特定环境中达到良好效果的先进生产方式和运行管理机制。这种模式已经形成规范的概念、哲理和结构，可以供企业依据不同的环境条件，针对不同的制造目标来加以采用。

根据国际生产工程学会（CIRP）近10年的统计，发达国家所涌现的先进制造系统和先进制造生产模式多达33种。发达国家制造企业，特别是跨国公司和创新性中小企业已广泛采用一些新的制造模式，如：柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、精益生产模式（LP）、清洁生产模式（CP）、高效快速重组生产系统、虚拟制造模式（VM）等。[6] 目前，正在开发下一代制造和生产模式，如：并行工程和协同制造（HM）、生物制造（BM）、远程网络制造（RM）、全球制造（GM）和下一代制造系统（NGMS）等。以下择要简单介绍八种主要的先进制造模式：

（1）精益生产模式（LP）。精益生产是美国麻省理工学院根据其IMVP的研究中对日本丰田生产方式的总结。精益生产的最终目标是要以具有最优质量和最低成本的产品，对市场需求做出最迅速的响应。它的基本原则是消灭一切浪费和不断改善。准时制作业、成组技术、弹性作业人数和尊重人性是精益生产的主要支柱。

（2）准时生产制（just-in-time）。又称无库存生产模式，其基本思想是订单驱动，仅当下道工序需求该零件时，才将其生产出来，任何前提生产都是浪费。追求目标是零库存、零废品和零设备故障。它适合于相对稳定的大批量流水线或重复生产作业。

（3）柔性制造系统（FMS）。柔性生产主要依靠有高度柔性的、以计算机数控机床生产为主的制造设备来实现多品种小批量生产。其优势是：增强制造企业的灵活性和应变能力，缩短产品生产周期，提高设备使用率和员工的劳动生产率以及改善生产模式从而大大推动了制造业的发展。

（4）敏捷制造。又称灵捷制造，是美国通用汽车公司于1988年提出的，1992年美国政府将其作为“21世纪制造企业的战略”。敏捷制造是新一代生产模式，是对已有生产模式的丰富和发展，它是柔性制造和精益生产发展的结果。敏捷制造包括产品制造机械系统的柔性、员工授权、制造商供应商关系、总体质量管理及企业重构。目前较权威的定义是：敏捷制造是一种结构，在这个结构中每个公司都能开发自己的产品并实施自己的经营战略。构成这个结构的基石是三种基本资源：有创新精神的管理机构和组织，有技术、有知识的高素质人员和先进制造技术。敏捷源于这三种资源的有效集成。

（5）计算机集成制造系统（CIMS）。是现代信息技术条件下的新一代制造系统。它以计算机来辅助制造系统的集成，以充分的、及时的信息交流或信息共享将企业的设计、工艺、生产车间以及供销和管理部门集成为一个有机的整体，使他们相互协调的运作，以提高产品质量，缩短产品开发周期，提高生产效率，确保企业的整体效益，提高企业的竞争能力和生存能力。

（6）虚拟制造模式（VM）。是虚拟现实技术在制造中的应用。虚拟制造实际上是一种计算机科学技术，以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支柱，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体感觉到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以做出前瞻性的决策与优化实施方案。从本质上讲虚拟制造技术是对真实制造过程的动态模拟、仿真，是在计算机上制造数字产品，在虚拟制造环境中生产软产品替代传统的硬样品进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高系统快速响应市场变化的能力。

（7）清洁生产模式（CP）。联合国环境计划署对清洁生产的定义为：清洁生产是一种新的创造性的思想，该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险。对生产过程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，减降所有废弃物的数量和毒性；对产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。总之，清洁生产是将环境保护延伸到企业内部的方方面面。清洁生产追求的目标有二：一是追求资源和能源的循环利用和综合利用、不可再生资源和短缺资源的代用、废弃物的资源化和再生利用；二是追求产品生产和消费过程与环境的相容，如采用低废、无废的清洁生产工艺。

（8）绿色制造(green manufacturing)是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)最小，资源效率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。它具有以下基本特征。（1） 全球性――绿色制造的研究和应用将愈来愈体现全球化的特征和趋势。（2） 配套性――以绿色设计和制造技术为中心的配套系统(绿色营销、绿色标志、绿色教育、绿色法规等相关配套的社会支撑系统)是绿色制造工程的发展方向。（3）集成性――将更加注重系统技术和集成技术的研究。例如，产品和工艺设计与材料选择系统的集成、用户需求与产品使用的集成、绿色制造的问题领域集成、绿色制造系统中的信息集成、绿色制造的过程集成等集成技术的研究将成为绿色制造的重要研究内容。（4） 智能性――人工智能和智能制造技术将在绿色制造研究中发挥重要作用。

四、先进市场网络组织的内涵与发展

先进制造业是以现代生产业和发达的市场网络为支撑的。激烈的市场竞争和快速多变的市场需求使制造业企业在生产过程中面临着提高产品质量、缩短产品的生产销售周期、降低企业运营成本和提升核心竞争力的压力，这使得制造商、供应商、分销商、零售商和研究机构间的联系趋于紧密，并使其之间的界限逐渐淡化（如制造业服务业化），形成了新的市场网络组织结构，集群、供应链是其典型的表现形式。先进市场网络组织可以降低单个企业的经营风险，妥善地解决产品的设计、生产、供应、销售等一系列环节中的问题，并降低企业的外部效应和外部交易成本，提高了企业和整个制造业的国际竞争力。

根据波特的价值链理论，每一个企业都是由进行设计、生产、营销、交货以及对产品起辅助作用的各种活动（材料供应、技术、人力资源、 售后服务等）的集合。这些活动在公司的价值创造中相互联系，组成公司价值增值的链条，即为价值链。价值链并不是一些独立活动的集合，而是相互依存的活动构成的一个系统。并且，一个公司价值链与其他经济单位的价值链也是相连的，任何一个企业都存在于从供应商到消费者的价值链体系中，体系中各价值行为之间的联系对公司竞争优势的大小有着至关重要的影响。因此，发展先进制造业需要对价值链上的活动进行整合与协同，以实现整条价值链的整体提升。

价值链上各环节的增值收益是不同的。通常可用微笑（价值链）曲线表示，在曲线左端（产业链上游）的知识产权开发企业，随着研发和设计的投入，产品增值收益逐渐上升；在曲线右端（产业链下游）的品牌销售企业，随着品牌运作、销售渠道的建立，产品增值收益也大幅上升；而弧底部分的成品装配和低端产品为主的制造业则“流汗多拿钱少”，技术含量低、产品增值少，而且市场竞争激烈，容易被成本更低的同行所替代。

由于制造工艺的标准化以及“模块化”技术的发展，产业内的各工序可以被调整与分割，通过把利润递减的制造环节外包转移出去，跨国公司的经营重点从产品制造向产业链的两端转移，向上游主要是从事技术研发和产品设计；向下主要做销售、做渠道、做品牌和服务等，从而使价值链上知识密集型的环节利润递增，先进制造产业链两端的技术含量更高，附加价值也更高。

同时，先进制造业以发达的供应链网络为依托。供应链是由供应商、制造商、分销商（ 或配送中心）、零售商及用户等实体组成的供需网络，是跨越企业中多个职能部门活动的集合，它包括从订单的发送和获取、原材料的获得、产品的制造，到产品分销给销售商及最终用户的整个过程。它是在给最终顾客提品和服务的不同的过程和活动中所涉及的上下游相互联系的组织网络。供应链是相互合作共同控制、管理和改进从供应商到用户的物流和信息流的多个相互联系和依赖的组织的网络。供应链是伴随先进制造业出现的一种社会生产组织方式。有两种基本模式：一是具有单一核心企业的供应链；二是多核心企业的供应链。随着先进制造业的发展，产生了许多先进的供应链管理理念，如绿色供应链管理、敏捷供应链管理、逆向供应链管理、闭环供应链管理以及供应链联盟等。发达国家在制造业不断先进化的同时，其市场支撑体系也在不断变革与创新。

五、先进制造业的基本特征

通过上述分析，我们可以对先进制造业的基本特征作一简要概括。首先，与传统制造业相比，先进制造业的“先进”主要体现在以下几点：在生产方式方面，由单一产品的大规模、标准化生产，转变为可根据社会需求，小批量、多品种生产，具有更强的灵活性和适应性；在生产关联方面，先进制造业更加突出了产业间的生产链动态关联和企业的全球生产配置；在生产理念方面，更注重依靠科技进步，减少能源消耗和环境污染、提高经济效益、增加产品科技含量；在经济发展方面，着眼于未来，更注重信息化程度、无形资产的比重、技术创新的能力，更重视节约型、集约化和可持续发展。

其次，先进制造业是一个动态演变的概念，它随着时间、空间的变化而发展。在经济发展的不同时期，先进制造业表现在不同的制造产业上。以三次产业革命为例，在第一次产业革命中，先进制造业以纺织、煤炭、冶金等产业为代表；第二次产业革命时，先进制造业表现在电力、钢铁、石化等制造业上；在20世纪40年代爆发的第三次产业革命，电子通信、航空航天、光机电一体化、生物医药、新材料等产业作为先进制造业在各国经济中得到较快的发展。[7] 在空间方面，先进制造业在不同经济发展水平的区域表现在不同的产业部门上，因此不同区域在选择先进制造业发展战略时需结合实际情况进行产业选择。

再次，先进制造业是一个开放的系统。其开放性一是表现为制造业已经不再局限于制造的生产环节，而是开放到了包括产前和产后的全过程；二是表现为通过网络化组织向社会经济领域的全面开放，尤其体现为制造业与生产业融为一体；三是表现为全球制造，即在全球范围内整合资源，形成全球价值链和产业链体系。

最后，先进制造业本质上是一种先进的生产方式。发展先进制造业，不仅仅是一个技术进步问题，也不仅仅是一个产业结构转型升级和产业发展问题，而是一场生产方式的深刻变革。如果说世界制造业的发展曾经历了三个阶段，即初级产品生产阶段、加工装配阶段、自主知识产权阶段，那么，先进制造业标志着制造业发展进入了一个新的历史阶段。

[参考文献]

[1]陈宝森. 变革中的美国制造业[J]. 世界经济与政治论坛，2004，（2）.

[2]杨大庆，谭凤其. 世界先进制造业的发展经验及其借鉴[J]. 北方经济，2006，（2）.

[3]秦世俊. 世界先进制造业发展态势[Z]. 维普资讯 省略 .

[4]李斌. 先进制造技术的发展与展望[J]. 制造业信息化，2004，（3）.

[5]杨叔子，吴波. 先进制造技术及其发展趋势[J]. 求是，2004，（4）.

第6篇：虚拟制造技术的定义范文

虚拟现实(VR一Virtualreality)，又称为灵境，是一种可以创造和体验虚拟世界的计算机系统，虚拟世界是由计算机生成的，通过视、听、触觉等作用于用户，使之产生身临其境的沉浸感、交互感。虚拟现实技术实际上是包括计算机图形学、图象处理与模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感器技术、语言处理与响应技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统的集合。由于“需求推动”和“技术推动”的原因，虚拟现实技术在农业脱粒机械的开发与研究中有广泛的应用，其前景十分诱人。虚拟现实技术发展较快，而且是十分活跃的技术领域之一美国、日本、英国等国的政府机构和许多大公司特别重视这方面的研究工作。

2虚拟现实技术

2.1虚拟现实技术的概念

什么是虚拟现实技术?至今为止，还没有一个确切的定义。从本质上来讲，虚拟现实技术是一种先进的以用户为核心的计算机接口。通过给用户提供诸如视、听、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段，实现用户与环境直接地进行自然交互，从而达到身临其境的感知。这里所谓环境就是由计算机生成的虚拟世界。虚拟现实技术有助于减少人与计算机的隔阂，有助于人在认识问题的认识空间与计算机的处理空间趋向一致.

2.2虚拟现实技术的特征虚拟现实技术有三个最突出的特征:交互性(Interaetivity)、沉浸感(Immersion)和想象(Imagi-nation)。即所谓的三I特征。

2.2.1交互性

指用户与虚拟场景中的各种对象相互作用的能力，它是人机和谐的关键性因素。交互性包括对象的一可操作程序及用户从环境中反馈的自然程度。虚拟场景中对象依据物理定律运动。VR是自主参考系，以用户的视点变化进行虚拟交换，这个过程最重要的因素是实时性。

2.2.2沉浸感

这是VR系统的核心，使用户投人到计算机生成的虚拟场景中去，用户成为系统的一部分，有“身临其境”之感。

2.2.3想像

VR不仅仅是一个用户终端接口，而且可使用户沉浸其中获得新知识，提高感性和理性认识，从而产生新的构想。这种想像结果输入到系统中去，系统会将处理后的状态实时的显示或由传感器装置反馈给用户，如此反复，这是一个学习—创造—再学习—再创造的过程，因而可以说，VR是启发人的创造性思维的活动。

2.3虚拟现实的硬件与软件

VR系统实际就是一个计算机系统，它必需有硬件与软件的支持才能正常工作。计算机硬件包括PC、工作站和超级计算机以及各种实现视、听、触、嗅、力觉效果的输人输出设备。而软件集成了开发虚拟现实所需的模拟管理、实时描绘，目标管理，动画插人、传感器输人、纹理映射、图形显示等各种功能，提高了虚拟现实系统的开发效率。以下介绍一些常用的输人输出设备和虚拟现实开发软件。

2.3.1常用的输人设备

二维鼠标器。二维鼠标器是一个二自由度的输人设备。浮动鼠标器.浮动鼠标器在桌面上类似于上述的二维鼠标器，但当它离开桌面后，就成为一个六自由度的鼠标器。手持式操纵器。手持式操纵器包含一个位置跟踪探测器和几个按钮，专门放在手中使用。力矩球。力矩球安装在一个小型的固定平台上，可以提供六自由度的功能。数据手套.数据手套可以探测手指间的相对运动。当手运动时，手套检测这些活动，并向计算机送出电信号，这些电信号可转化为虚拟手的动作，你可以看到虚拟手随着你的真手在虚拟环境中活动。数据手套允许手去抓或推动虚拟物体。数据衣。数据衣是一种穿在参与者身上，把他的整个身体中各部位的数据输人到计算机的装置。它可以使虚拟环境的虚拟人，随参与者一起活动。语音识别。语音识别是一种很有发展前途的虚拟现实输人技术.它允许参与者对着连接计算机的拾音器说话，而不需要键盘和其他手工操作的设备输人数据。

2.3.2常用的输出设备

立体声耳机。声音可以大大增强虚拟环境中的真实程度，立体声耳机使得参与者在虚拟现实环境中有一种身临其境的感觉。立体眼镜。人的视觉在虚拟环境中起着重要的作用。为了增强虚拟环境的现实感，参与者在虚拟环境中所看到的物体和景物必须具有立体感。立体眼镜可以为参与者提供立体图像。头盔式显示器。这是一种当前比较高级的虚拟现实设备。它由一个立体图像显示器，一副立体声耳机和一个位置跟踪设备组成。位置跟踪设备用于将参与者的头部位置及运动方向告诉计算机，计算机据此调整该参与者的图像，从而使得呈现的图像更富于真实感。

2.3.3虚拟现实常用的开发软件

虚拟现实常用的图形建模软件有OPENGL、CAD、3DS一MAX等等。典型的虚拟现实软件包有MR、WTK、PROvision系统等。MR(minimalreality)是由美国Alberta大学的MarkGreen教授和他领导的开发队伍开发的用于虚拟现实环境的工具包，对于那些希望进行虚拟现实研究的机构而言，MR可以被免费使用。WTK(WorldToolKit)是由SensensCorpora-tion开发，用于虚拟环境的应用开发环境。WTK与硬件无关，可以在PC到SGI工作站上运行。而PROVision系统是由SGI公司开发的。

3虚拟现实技术在农业脱粒机械开发研究中的应用

虚拟现实技术在农业脱粒机械开发研究中主要应用于以下几个领域:

3.1虚拟制造与设计

虚拟制造系统其本质是以计算机支撑的仿真技术为前提的一个交流信息化的计算机系统，是现实制造系统在虚拟环境下的映射。把虚拟的模板显示在正加工的工件上，工人根据此模板控制代加工过程。传统生产方法是先做样机、实验、然后投人正式生产，而在虚拟现实条件下，计算机生成全部工件原形，然后对虚拟原形进行预装配，在预装配同时还能进行碰撞检测、阶段性的性能检测等，若对测试结果不满意，还可对工件设计图进行实时修改。在制造过程中，所有步骤预先在计算机上设计完成，大大减少了设计更改、错误和返工等浪费。“虚拟原形”代替“真实零部件”进行预装配提高了可靠性，节约了大量原材料。

3.2农业脱粒机械的实验仿真研究

脱粒装置是脱粒机械的核心部分，它在很大程度上决定了机器的脱粒质量与生产率，而且对分离清选也有很大影响。在就喂人量、滚筒速度、凹板栅栏间距、脱粒间隙等因素对脱尽率、破损率、夹损失率、含杂率与单位功耗等脱粒性能指标进行研究时，由于脱粒过程的复杂性、非线性，实验费用大，开发周期长，往往都先作计算机仿真实验。传统的数值仿真，其结果都是以数值、曲线表示，不直观，而且有些信息表达不出来。而采用虚拟现实技术，将其复杂的数据计算和数据处理推向后台，用户与图形打交道，通过交互方式的方法可获取仿真过程，可千预和引导计算机并最终获得计算机结果的图形、颜色、静态和动态画面，使研究者了解仿真过程和发展的趋势，理解计算机数值仿真难以“体验”的过程。同时可以提高仿真精度和仿真效率，降低对用户的操作水平.

第7篇：虚拟制造技术的定义范文

先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。从本质上可以说，先进制造技术是传统制造技术、信息技术、自动化技术和现代管理技术等的有机融合。

先进制造技术是制造业21世纪发展的方向。先进制造技术的特点如下：

(1)先进制造技术贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修等全过程，成为“市场一产品设计一制造一市场”的大系统。而传统制造工程一般单指加工过程。

(2)先进制造技术充分应用计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术、管理技术等的最新成果，各专业、学科间不断交叉、融合，其界限逐渐淡化甚至消失。

(3)先进制造技术是技术、组织与管理的有机集成，特别重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。先进制造技术又可看作是硬件、软件、人件和支持网络（技术的与社会的）综合与统一。

(4)先进制造技术并不追求高度自动化或计算机化，而是通过强调以人为中心，实现自主和自律的统一，最大限度地发挥人的积极性、创造性和相互协调性。

(5)先进制造技术是一个高度开放、具有高度自组织能力的系统，通过大力协作，充分、合理地利用全球资源，不断生产出最具竞争力的产品。

(6)先进制造技术的目的在于能够以最低的成本、最快的速度提供用户所希望的产品，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，并取得理想的技术经济效果。

美国从90年代初相继提出了先进制造技术计划、TEAM计划、下一代制造（NGM)技术计划、美国国家关键技术等，德国提出了“生产2000”计划、“生产2000+”计划、“微系统2000”计划等、日本提出了智能制造系统计划、韩国提出了高级先进技术国家计划(G-7计划）等。

图1为先进制造技术的体系结构。

美国乔治?华盛顿大学于90年代初成立了由45位著名的未来学家和技术专家组成的新兴技术预测委员会，在1996年的预测中，从可以预见到的最重要的技术进步中挑选85项将要出现的技术。共分为12个大类。其中在第类：制造业与机器人中有如下技术：

(1)计算机集成制造系统。在2012年，80%的工厂生产将实现计算机集成化；(2)生产自动化。到2015年，由于实现了生产自动化，工厂的就业人数在劳动力总人数中所占的比例将下降到10%以下；(3)大批量定制。到2011年，汽车、电器等30%以上的产品将广泛实现大批量定制生产；(4)先进的机器人。到2016年，带有传感输人、具有决策和学习功能、可移动的机器人将投放市场；(5)纳米技术。到2016年，微型机器和纳米技术将投人商业应用。

可以认为，这五种技术是最重要的先进制造技术。限于篇幅，这里仅对计算机集成制造系统和大批量定制作一简单的介绍。这两种技术对企业的影响范围较大，有较大的适用性。

先进制造技术的发展趋势可以概括为：

(1)数字化。在这方面，人们提出了CIMS、数字化工厂等概念。通过CAX(CAD，CAPP，CAE,CAM)系统和PDM系统，进行产品的数字化设计、仿真，并结合数字化制造设备，进行自动加工。并采用MRPII/ERP系统，对整个企业的物流、资金流、管理信息流和人力资源进行数字化管理。进一步的发展是，通过数字化的供应链管理（SCM)系统和客户关系管理(CRM)系统，支持企业与供应商和客户的合作。网络技术的发展使企业内部和外部的数字化运作更加方便。

(2)知识化。知识将成为企业的最重要的生产要素，技术创新将是企业最重要的生存和竞争能力。知识管理技术、学习型组织等将受到越来越大的重视。

(3)模块化。产品的模块化和企业的模块化将使企业能快速地、低成本地生产出顾客所需要的个性化产品。

    (4)微小化。微机械及制造技术正在迅速发展，这将导致一大类全新的产品，深刻改变人们的生活。

(5)绿色化。强调产品和制造过程对环境的友好性。 2计算机集成制造系统(CIMS)

自从美国的Harringtong博士在1973年提出CIMS概念以来，CIMS在世界上走过了曲折的道路，人们对C1MS的本质认识有了巨大的变化，主要是:现代制造业的方向并不只是计算机的集成，信息的集成，而是人、技术、组织的整体集成，包括功能集成、组织集成、信息集成、过程集成、知识集成和企业间的集成⑷。由于计算机集成制造系统这一词容易使人误解，以为只要将计算机集成在一起就能构造成一个先进的制造系统。为此，我国的一些学者提出了现代集成制造系统（CIMS，ContemporaryInte?gratedManufacturingSystems)的概念。当前，CIMS的发展有以下特点。

2.1集成化

CIMS中有以下几个关键的信息集成系统。CIMS在这些系统的基础上进一步实现企业的总体集成。

(1)ERP(企业资源计划）系统：国外有名的系统是SAP,Oracle，Baan，IBM等，国内有金蝶、用友、开思等。ERP系统集成了企业中的生产管理、财务、人事、采购、销售等子系统。系统涉及面广，十分庞大，对人员素质、数据和流程规范性要求髙，因此实施难度大，成功率不高。

(2)CAD/CAPP/CAM一体化：目前虽然有些CAD系统可以支持CAD/CAPP/CAM-体化，但主要针对基本上都采用数控加工的零件，如PRO/E软件。由于不同产品中的零件差别很大，每个企业的加工条件和水平也不相同，因此复杂零件的CAD/CAPP/CAM-体化还没有通用的系统。

(3)PDM(产品数据管理）系统：被用于管理和控制由CAX(CAD、CAPP、CAE、CAM等的统称)系统所形成的大量的信息，避免花费很多时间去寻找本应该垂手可得的信息。PDM是设计自动化技术系统的核心，在产品的整个生命周期内管理全部的产品知识和信息，并为产品开发过程中的各个应用系统提供所需的数据，为不同应用系统提供集成平台。PDM系统以产品数据库为底层支持，以B〇M为组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、控制和管理。PDM系统一般是由CAD软件开发商所开发的。因此，同一软件公司的CAD系统和PDM系统能很好的无缝集成，而来自不同软件公司的CAD系统和PDM系统间的集成性就差多了。PDM系统的实施难度比CAD系统要大，因为前者涉及管理、组织等问题。

(4)工作流管理系统：主要用于办公自动化，是企业管理层的信息集成系统。目前工作流管理系统与知识管理系统紧密结合起来，使企业的知识得以共享和保存。

2.2网络化

以因特网为代表的网络技术正在制造业中产生越来越大的影响。人类正在进入一个新的时代--网络经济时代，在制造业中，也正在出现一种新的模式--网络化制造模式。在网络化制造中，新的网络空间与传统的物理空间紧密结合，产生出各种新思想、新观点、新方法和新系统。制造企业将利用因特网进行产品的协同设计和制造；通过因特网，企业将与顾客直接联系，顾客将参与产品设计，或直接下订单给企业进行定制生产，企业将产品直接销售给顾客；由于因特网无所不到，市场全球化和制造全球化将是企业发展战略的重要组成部分；由于在因特网上信息传递的快捷性，并由于制造环境变化的激烈性，企业间的合作越来越频繁，企业的资源将得到更加充分和合理的利用。企业内联网（Intranet)/外联网（Extranet)也将极大地改变企业内的组织和管理模式，将有效地促进企业员工的信息和知识的交流和共享〔5〕。

2.3敏捷化

进人21世纪，企业将面对日益激烈的国际化竞争的挑战，另一方面，企业可以利用制造全球化的机遇，专注发展自己有优势的核心能力及业务，而将其它任务外包和外协。企业将变得更加敏捷，对市场的变化将有更快的反应能力。但这些需要新的信息技术的支持，如供应链管理系统，促进企业供应链反应敏捷、运行髙效，因为企业间的竞争将变成企业供应链间的竞争；又如客户关系管理系统，使企业为客户提供更好的服务，对客户的需求作出更快的响应。2.4虚拟化虚拟制造可以简单地理解为“在计算机内制造”，通过应用集成的、用户友好的软件系统生成“软样机”，对产品、工艺和整个企业的性能进行仿真、建模和分析。虚拟制造包括:虚拟设计、虚拟装配和虚拟加工过程。新产品的开发需要考虑很多因素。例如在开发一种新车型时，其美学的创造性要受到安全性、人机工程学、可制造性及可维护性等多方面的制约。在虚拟设计中，利用虚拟原型在可视化方面的强大优势以及可交互地探索虚拟物体的功能，对产品进行几何、制造和功能等方面的交互建模与分析，快速评价不同的设计方案，可以从人机工程学角度检查设计效果，设计师可直接参与操作模拟，移动部件和进行各种试验，以确保设计的准确性。这种技术的特点是:①及早看到新产品的外形，以便从多方面观察和评审所设计的产品；②及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题；③及早对产品的可制造性有清楚的了解。美国波音飞机公司在设计波音777飞机中采用了虚拟制造技术。采用飞行仿真器及虚拟原型技术在各种模拟的条件下，对飞机进行飞行试验。

2.5智能化

例如，随着CAD系统中知识的积累，CAD系统的智能化程度将大幅度提髙。这种智能化具体表现为:①智能地支持设计者的工作，而且人机接口也是智能的。系统能领会设计人员的意图，能够检测失误，回答问题，提出建议方案等;②具有推理能力，使不熟练的设计者也能做出好的设计来。

2.6绿色化

包括绿色产品和绿色制造。要求产品的零部件易回收、可重复使用、尽量少用污染材料、在整个产品的制造和使用过程中排废少、对环境的污染要尽可能的小、所消耗的能量也尽可能的少。要求制造和使用具有洁净性。产品和制造过程的绿色化，不仅要求企业把环境保护当作自己的重要使命，同时也是企业未来生存和发展的战略。因为不注意环境保护的企业将被市场所淘汰。

3大批量定制

当前我国已进人买方市场，一般产品和一般的制造能力严重过剩；随着市场竞争的国际化，用户可以在更广泛的范围内选择自己需要的产品，用户对产品的质量、价格和新颖性的要求越来越高。许多企业都在探索如何在这种新环境中生存和发展。大批量定制（MC，MassCustomization)就是一种很有前途的生产模式。大批量定制又称大规模定制、大规模客户化生产、批量定制、批量客户化等。

从理论上讲，大批量定制要实现以大批量的低成本和短交货期生产用户定制的单件产品，但实际上，大批量定制可以看作是一种低成本、快速满足用户个性化需求的产品设计、制造和营销的新概念、新模式和新实践。大批量生产和单件产品的定制生产一直是两种水火不相容的生产方式。实现大批量定制不仅仅是技术问题，还涉及到组织、管理和技术的全面变革。真正实现大批量定制也并非是一个企业的事情，需要全行业、全社会的共同努力。因此，大讲:量定制是一个大系统工程。

大批量定制从产品和过程两个方面对制造系统及产品进行了优化，或者说产品维（空间维）和过程维（时间维）的优化。其中，产品维优化的主要内容是：

(1)正确区分用户的共性和个性需求；

(2)正确区分产品结构中的共性和个性部分;

(3)将产品维的共性部分归并处理；

(4)减少产品中的定制部分。

过程维优化的主要内容是：

(1)正确区分生产过程中的大批量生产过程环节和定制过程环节；(2)减少定制过程环节，增加大批量生产过程环节。

图2描述了大批量定制中的产品维和过程维优化的基本原理。这里将企业产品中的各种零部件分为两大类，一类是通用零部件，另一类是定制零部件。产品维优化方向是减少定制零部件数。这里还将产品的生产环节分成两部分，一部分是大批量生产环节，另一部分是定制环节，过程维优化方向是减少定制环节数。大批量定制的实质是要减少图2中的小矩形面积，理想的情况是该面积为零，但这实际上是不可能的。

图2大批量定制中的产品维和过程维优化的基本原理大批量定制的典型案例有：

(1)美国莱维?斯特劳斯（LeviStrauss)服装公司：该公司可以向用户提供多达近千种不同的款式、花色，加上量体裁衣的服务，以保证用户获得称心如意的牛仔裤。用户只需多付10美元即可根据腰围等个人尺寸在流水线上定制。公司的营业额上升了三成，库存急剧减少，经营成本大幅降低。

(2)宝洁公司（P&G):把洗发剂的配方增加到5万多种，只要顾客能拿出头发的油性酸性指标，就可以按通常价格给顾客定制专用洗发剂。

(3)日本松下自行车工业公司：每辆车都是根据用户的身体重量和爱好特制的，价格仅比现成的型号高10%，两星期内交货。不同定制的自行车中，大量零部件则是采用标准化战略进行设计和制造的。

(4)福特公司：发动机的模块化设计，即对6缸、8缸、10缸和12缸等不同规格的发动机结构进行调整，使其绝大部分组件都能通用，以尽可能少的规格部件实现最大的灵活组合。不同规格的发动机可在一条生产线上加工。每年节约数亿美元。

(5)海尔集团：以58大门类9200个规格品种为素材，再加上提供的上千种“佐料”--2万多个基本功能模块，经销商和消费者可自由地将这些“素材”和“佐料”组合，形成独具个性的产品。目前可以提供适合B2B2C的模块化网络家电9万种以上。

(6)波音公司：面对结构复杂、品种繁多、零件数以百万计的大型民用客机，将飞机中的零部件分为三类:第一类是基本的、稳定的无个性特性件、第二类是用户的可选件、第三类是用户特定的零部件。由于前两类的数量占了一架飞机的工作量90%左右，这样接到订单90%的工作量已经完成或接近完成，这就大大缩短了生产周期，库存量也不高，生产成本也降低了。并且波音公司在飞机模块化设计的基础上，开发了一个飞机配置设计及制造资源管理系统。波音的销售代表在与用户谈判时，可以利用便携式计算机上的这个软件系统与用户协同配置飞机。这一软件能直接从构型库中存取数据。销售人员能向用户展示各种选项将如何影响飞机的价格和重量。这些信息有助于用户作出考虑周全的经营决策。

第8篇：虚拟制造技术的定义范文

论文摘要：在机械设计中引入CAD技术,可以解决机械企业中重复性设计多、信息资源利用率低的难题,缩短产品开发周期,具有巨大的经济效益和应用前景。

1CAD技术的发展

CAD(ComputerAidedDesign)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和产品数据管理技术（ProductDataManagement，PDM）及计算机集成制造系统（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一体。

产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(IntelligentCAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。

以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。

2三维CAD技术在机械设计中的优点

通过实际应用三维CAD系统软件,笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点:

2.1零件设计更加方便

使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。

2.2装配零件更加直观

在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。

2.3缩短了机械设计周期

采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。

2.4提高机械产品的技术含量和质量

由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CADCIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。

3CAD技术在机械设计中的应用

3.1零件与装配图的实体生成

3.1.1零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种,即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中,都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供了六种基本体系,即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件,可通过对其进行结构分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体造型,之后再对其进行交、并、差等布尔运算,便可得出零件的三维实体模型。

对于有些复杂的零件,往往难以分解成若干个基本体,使组合或分解后产生的基本体过多,导致成型困难。所以,仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此,可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓,然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。

3.1.2实体装配图的生成。在零件实体构造完成后,利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”,这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。

3.2模具CAD/CAM的集成制造

随着科学技术的不断发展,制造行业的生产技术不断提高,从普通机床到数控机床和加工中心,从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE,制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时,模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,几乎覆盖了整个现代制造技术。

一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理,而实体造型是工程数据的主要来源之一。3.3机械CAE软件的应用

机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后,才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。

4CAD前沿技术与发展趋势

4.1图形交互技术

CAD软件是产品创新的工具,务求易学好用,得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此,智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在研究之中。

4.2智能CAD技术

CAD/CAM系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求.设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。

4.3虚拟现实技术

虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决问题,从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。

参考文献

[1]黄森彬主编.机械设计基础.高等教育出版社.

[2]荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础〔M〕.北京:机械工业出版社,2002.

[3]徐建平,盛和太.精通AutoCAD2005[M].北京:清华大学出版社,2004.

第9篇：虚拟制造技术的定义范文

1引言

随着全球经济一体化的进程加快以及信息技术的迅猛发展，现代制造业环境发生了重大的变化。与此同时，现代制造业随之出现了适应这种发展的新模式和新哲理，其核心在于：在制造企业中全面推行数字设计与制造技术，通过在产品全生命周期中的各个环节普及与深化计算机辅助技术，系统及集成技术的应用，促进传统机械产业在各方面的技术革新，使企业的设计、制造、管理技术水平全面提升，在全球市场竞争环境中生存发展并不断地扩大其竞争优势。

2？数字化设计的概念

“数字化”是指信息（计算机）领域的数字（二进制）技术向人类生活各个领域全面推进的过程。“数字化设计与制造技术”是指利用计算机软硬件及网络环境，实现产品开发全过程的一种技术，即在网络和计算机辅助下通过产品数据模型，全面模拟产品的设计、分析、装配、制造等过程。数字化设计与制造不仅贯穿企业生产的全过程，而且涉及企业的设备布置、物流物料、生产计划、成本分析等多个方面。数字化设计与制造技术的应用可以大大提高农业机械产品开发能力、缩短产品研制周期、降低开发成本、实现最佳设计目标和企业间的协作，使企业能在最短时间内组织全球范围的设计制造资源共同开发出新产品，大大提高企业的竞争能力。

3？机械产品领域的数字化设计

3.1机械产品数字化设计的一般过程

机械产品的数字化设计形象直观，干涉检查、强度分析、动态模拟、优化设计、外观及色彩设计等采用数字样机实现，设计错误少，设计周期短、成本低。

（1）总体方案设计是根据希望达到的目的或应实现的功能，考虑已知约束，进行机械产品的全局设计，构思形成比较完善的设计方案。

（2）建立参数化运动模型是指进行机械各部分的具体设计，首先确定各零件的形状、结构、尺寸和公差等，并在计算机上进行参数化建模。

（3）虚拟装配是通过装配模块完成各零件的组装，形成整机。装配是运动仿真的前提保障，装配关系的正确与否直接影响着运动仿真的结果，装配前首先要确定运动的各构件以及各构件之间的运动副。确定好各构件及各构件之间的运动副之后，即可通过选择构件和运动副组成机构，最后由各机构组成整机，并为仿真做准备。

3.2机械产品数字化设计的主要技术

机械产品的数字化设计与制造技术集成了现代设计制造过程中的多项先进技术，包括三维建模、装配分析、优化设计、系统集成、产品信息管理、虚拟设计与制造、多媒体和网络通讯等，是一项多学科的综合技术。其核心技术主要有：

（1）CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM。CAD/CAE/CAPP/CAM分别是计算机辅助设计、计算机辅助工程、计算机辅助工艺过程设计和计算机辅助制造的英文缩写，它们是制造业信息化中数字化设计与制造技术的核心，是实现计算机辅助产品开发的主要工具。PDM技术集成是管理与产品有关的信息、过程及人与组织，实现分布环境中的数据共享，为异构计算机环境提供了集成应用平台，从而支持CAD/CAPP/CAM/CAE系统过程的实现？。

（2）异地、协同设计。在因特网和企业内部网的环境中，进行产品定义与建模、产品分析与设计、产品数据管理及产品数据交换等，异地、协同设计系统在网络设计环境下为多人、异地实施产品协同开发提供支持工具。

（3）基于知识的设计。将产品设计过程中需要用到的各类知识、资源和工具融到基于知识的设计系统之中，支持产品的设计过程，是实现产品创新开发的重要工具。

（4）虚拟设计、虚拟制造。综合利用建模、分析、仿真以及虚拟现实等技术和工具，在网络支持下，采用群组协同工作，实现产品设计、制造的本质过程，包括产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，并进行过程管理与控制等。

（5）绿色设计。是面向环保的设计，包括支持资源和能源的优化利用、污染的防止和处理、资源的回收再利用和废弃物处理等诸多环节的设计。

4机械产品数字化设计的应用现状及发展趋势

机械产品门类广，种类多，市场需求潜力巨大。目前，我国机械领域的数字化程度在具体行业中存在较大差距。如农机企业普遍采用传统设计方法，在应用现代设计方法上远远落后于航天、汽车等其他行业，农机企业之间重复型设计多，企业信息资源利用率低。

同时，在同一行业的不同企业中，产品的数字化也有一定程度差别。虽然有些企业具备一般制造业运用CAD技术的能力，且已达到一定的水平，但由于技术储备、装备水平以及新产品的研发能力等方面相对落后，三维CAD软件在机械制造企业中的应用还不够普遍。尽管有些领先的企业已经探讨“数字样机”、“并行工程”、“虚拟仿真”等前沿课题，但总体来说离大规模推广应用还有很大距离。再次，机械产品的整体技术水平、质量、生产规模、企业素质与发达国家相比差距也很大，特别是新产品品种不多，发展滞后，可靠性、使用寿命满足不了用户要求。