2-4虚拟制造2014

虚拟制造及其关键技术市场全球化使企业面临的竞争对手不断增多，面临的竞争压力日益加重，随着产品更新换代速度的加快，交货时间与产品质量较之于成本成为企业参与市场竞争更为重要的手段。

与此同时，由于社会、经济与科学技术的进展而引起的对环境与社会因素的日益关注，导致了产品生命周期概念与可持续性工业生产的出现。

面对制造环境的复杂性、制造产品的复杂性与制造本身的复杂性(包含制造系统结构的复杂性与制造过程的复杂性)[1]的不断提高，企业能否在瞬息万变的市场竞争中立于不败之地，取决于企业的整体竞争能力，即取决于其能否通过信息集成、智能集成、资源集成、技术集成、过程集成、串并行工作机制集成、组织管理集成与人机集成实现分布式协同求解，从而使企业的运作达到全局最优，资源得到合理的配置与利用，提高市场竞争力。

虚拟制造使企业的全面集成成为可能，从而作为一种21世纪的新型制造策略与方法正越来越受到工业界与学术界的重视。

二、虚拟制造的概念与功能1．虚拟制造的概念由于虚拟制造研究的出发点、侧重点与应用场合等方面的不一致，因此存在对虚拟制造各类不一致的定义。

Kimura[2]、Onosato[3]等将虚拟制造定义为现实制造系统在虚拟环境下的映射，是针对现实制造环境的虚拟模型，该模型为生产规划、调度与管理提供测试环境。

ChetanShukla[4]等将虚拟制造定义为一个正在进展中的研究领域，其目的是通过虚拟现实技术将各类与制造有关的技术集成起来。

Hitchcock等则将其定义为一个用于提高制造企业内各级决策与操纵能力的集成的、虚拟的制造环境。

而 Nahavandi与Preece对虚拟制造定义则与为Kimura的定义有些相似，将其定义为已经存在或者还不存在的制造系统的仿真模型，该模型具有与制造过程、过程操纵与管理与产品有关的所有信息。

Lin[5，6]等认为虚拟制造是应用计算机模型与制造过程仿真来辅助产品的设计与制造。

Iwata[7]等认为虚拟制造系统是实现沟通制造工程与信息基础结构建立新型信息基础结构最有希望的方法。

虚拟制造技术伴随着制造业迅猛发展而形成的生产消费模式，正过度消耗着大量不可再生的资源，破坏着人类的生存坏境。

因此，发展与资源、环境的和谐，以及社会经济的可持续发展，就成为全球性的产业结构调整的战略导向，即向资源利用合理化、废弃物产生少量化、环境影响无害化的方向发展。

至此，运用先进技术和产业化生产，使报废产品高质量地再生，是对产品附加值（包括能量、劳动、材料）的最优化资源回收方式成为必然的发展趋势。

而虚拟制造技术又是再制造设计发展的必要途径，也是其作为先进制造技术的重要特征。

一．虚拟现实技术虚拟现实（Virtual Reality ，VR）技术是近年来出现的一门高新技术，它可以模拟现实、再现真实的过去和显示可见的未来。

从总体上讲，虚拟现实技术就是要把计算机从善于处理数字化的单维信息改变为善于处理人所能感受到的、在思维过程中所能接触到的、除了数字化之外的其它各种表现形式的多维信息，具体地说就是以仿真形式创造出真实反映客观世界变化及其相互作用的三维环境，通过立体液晶眼镜、头盔显示器、数据手套、数据服和跟踪器等装置，使用户沉浸在计算机生成的虚拟环境之中，直接感知事物的变化，并与之发生交互作用，产生一种“身临其境”的感觉，它汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术、高度并行的实时计算技术和人的行为学等多项关键技术，是多媒体技术发展的更高境界，是高技术成果的系统集成。

虚拟现实系统是一个闭环系统，包括用户、机器和人—机接口三个基本要素。

其中用户是虚拟环境的接受者和作用者；机器是指安装了相应软件程序, 用来生成虚拟环境的计算机；人—机接口是指将虚拟环境和用户连接起来的传感与控制装置。

虚拟现实技术具有沉浸感、交互性和想象力等特征。

沉浸感是指用户作为主体存在于虚拟环境的真实程度；交互性是指用户对虚拟环境的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度(包括实时性)；想象力是指用户沉浸在多维信息空间中，依靠其感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。

2014年3D 打印报告-3D 打印兴起代表C2B 制造模式的崛起正文目录一、3D 打印兴起 (2)1、3D 的应用范围和经济范围 (2)2、3D 的打印的兴起代表C2B 制造模式的崛起，具有互联网精神 (3)3、3D 打印在海外和国内快速增长 (4)4、全球3D 打印规模和增长 (4)5、全球设备案例-DDD&Stratasys (5)6、全球应用案例-shapeways (6)二、中国3D 打印现状 (7)1、3D 打印现状市场规模 (7)2、体验经济和长尾市场是3D 打印细分发展的前提更看好消费级3D打印市场 (8)3、相对于工业细分，我们更看好3D 打印的消费级应用最终 (10)4、发展趋势:价格和技术是个伪命题，需求才是关键节点 (10)5、3D打印行业发展建议 (12)（1）：先开店、再发展互联网社区、最终实现规模云打印 (12)（2）：先从线下婚纱摄影等人像打印市场切入，再扩散创意产品等长尾打印需求 (13)6、应用市场看好国内消费级市场，设备商看好全球巨头 (13)图表目录图表1：打印技术类型及基本材料 (2)图表2：3D 打印的应用范围是高端定制化产品和纪念品 (3)图表3：3D 打印实际上是消费者主导的C2B 生产模式的体现 (3)图表4：3D 打印的长尾性与互联网模式相近 (3)图表5：2013-2021年全球3D 打印市场规模预测 (4)图表6：2009-2013年DDD 收入的复合增速超过40% (5)图表7：2009-2013年Stratasys收入的复合增速超过40% (5)图表8：shapeways 为用户提供3D 打印服务、线上交易社区平台 (6)图表9：Shapeways 提供3D 打印交易撮合服务和集中打印服务 (6)图表10：2013-2018年中国3D 打印市场规模增长预测 (7)图表11：对于3D 打印来说，第一象限是最好的细分市场，第三象限是最糟糕的细分市场 (8)图表12：中国人口众多、市场庞大强化了消费级3D 打印，反而弱化了工业级3D 打印 . 10 图表13：品啦3D 造像报价表，一尊缩小9 倍的情侣像价格在4000元 (11)图表14：开店、办互联网社区、云工厂是实现消费级3D 打印规模发展的路径 (12)图表15：从婚纱摄影等人像打印切入，再扩散至创意产品打印 (13)一、3D 打印兴起1、3D 的应用范围和经济范围3D 打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

答案：FML柔性制造自动线；FMS柔性制造系统；FMC柔性制造单元；FAS最终装配计划
组成：加工系统，工件运储系统，刀具运储系统，一套计算机控制系统，附属系统
第12题:(0分)
CIMS的组成及其控制结构
答案：功能分系统：经营管理分系统，工程设计自动化系统，制造自动化系统，质量保证信息系统
支撑系统：计算机网络和数据库管理
控制结构：五层递阶控制结构，即工厂层，车间层，单元层，工作站层，设备层
第13题:(0分)
画图说明快速原型制造技术的技术原理？
答案：
第14题:(0分)
什么是精密加工和超精密加工，精密和超精密加工技术目前研究的三个领域分别是什么？
答案：精密加工是指加工零件的尺寸尺寸精度在，加工表面粗糙度为Ra 0.02～0.1μm 之间的加工方法。

超精密加工是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度小于，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，也称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。

领域：1.超精密切削，如金刚石刀具切削，可加工各种镜面，它成功的解决了高精度陀螺仪，激光反射镜和某些大型反射镜的加工。

2.精密和超精密研磨，例如解决大规模集成电路基片的加工和高精度硬磁盘面等。

3.精密特种加工，如电子束、离子束加工等。

虚拟制造（一）2002-10-15 22:09:20 阅读：3534 次一、概述自70年代以来，世界市场由过去传统的相对稳定逐步演变成动态多变的特征，由过去的局部竞争演变成全球范围内的竞争；同行业之间、跨行业之间的相互渗透、相互竞争日益激。

为了适应变化迅速的市场需求，为了提高竞争力，现代的制造企业必须解决TQCS 难题，即以最快的上市速度(T--Time to Market)，最好的质量(Q--Quality)，最低的成本(C--Cost)，最优的服务(S--Service)来满足不同顾客的需求。

与此同时，信息技术取得了迅速发展，特别是计算机技术、计算机网络技术、信息处理技术等取得了人们意想不到进步。

二十多年来的实践证明，将信息技术应用于制造业，进行传统制造业的改造，是现代制造业发展的必由之路。

80年代初，先进制造技术以信息集成为核心的计算机集成制造系统(CIMS，Computer Integrated Manufacturing System)开始得到实施；80年代末，以过程集成为核心的并行工程(CE，Cocurrent Engineering)技术进一步提高了制造水平；进入90年代，先进制造技术进一步向更高水平发展，出现了虚拟制造(VM，Virtual Manufacturing)、精益生产(LP，Lean Production)、敏捷制造(AM，Agile Manufacturing)、虚拟企业(VE，Virtual Enterprise)等新概念。

在这些诸多新概念中，“虚拟制造”引起了人们的广泛关注，不仅在科技界，而且在企业界，成为研究的热点之一。

原因在于，尽管虚拟制造的出现只有短短的几年时间，但它对制造业的革命性的影响却很快地显示了出来。

典型的例子有波音777，其整机设计、部件测试、整机装配以及各种环境下的试飞均是在计算机上完成的，使其开发周期从过去8年时间缩短到5年。

又如Perot System Team利用Dench Robotics开发的QUEST及IGRIP设计与实施一条生产线，在所有设备订货之前，对生产线的运动学、动力学、加工能力等各方面进行了分析与比较，使生产线的实施周期从传统的24个月缩短到9.5月。

联想供应链管理案例分析一、联想简介新联想是一家极富创新性的国际化的科技公司，由联想及原IBM个人电脑事业部所组成。

1996年开始，联[2]想电脑销量位居中国国内市场首位。

2004年4月1日，联想集团的英文名称由“Legend”（意思是“传奇故事，传奇人物”）改为现在的“Lenovo”。

“Lenovo”是个混成词，“Le”来自“Legend”，“-novo”是一个假的拉丁语词，从“新的(nova)”而来。

同年，联想以17.5亿美元(12.5亿美元以及IBM 的5亿美元欠债)的价格收购IBM PC事业部，并获得在5年内使用IBM品牌权，成为全球第四大PC厂商（09年10月22日消息，IDC和Gartner近日发布了全球第三季度PC市场报告，该报告有三个亮点引发了业界的关注：第一，宏碁首次超越戴尔上升到了排名第二的位置；第二，在美国PC市场，惠普继今年首次超越戴尔之后，这个季度再次超越戴尔而跃居美国PC市场的首席；第三，联想PC业务的增速在今年首次达到了两位数为18．2％，成为增长率仅次于宏碁的PC厂商。

）联想的总部设在纽约的Purchase，同时在中国北京和美国北卡罗来纳州的罗利设立两个主要运营中心，通过联想自己的销售机构、联想业务合作伙伴以及与IBM的联盟，新联想的销售网络遍及全世界。

联想在全球有19000多名员工。

研发中心分布在中国的北京、深圳、厦门、成都和上海，日本的东京以及美国北卡罗来纳州的罗利。

它与电器行业的海尔、乳制品行业的蒙牛、网络行业的阿里巴巴都是中国最成功的本土企业！众所周知，并购难，整合更难。

而供应链系统的整合又被认为是联想整合IBM PC 业务中最困难的一环。

董事长杨元庆曾就此作过一个比喻：好比“给高速飞行的飞机加油，或者是给高速运转的车换轮子联想收购IBM PC看中的是其全球销售网络，而这个网络该怎么和联想本身的供应链配合起来?如何把中国低成本制造的制胜基因融合进蓝色巨人的高贵血液里?成为摆在新联想面前的最重大课题二、了解联想供应链供应链组织包括：原材料采购、生产(北京上海惠阳)、成品配送、运输、仓储和支付联想在运作模式上，目前还并不是一个完全按订单生产的企业，这也是与他们面对的客户群有关。

机械制造技术基础习题集第1章练习题1。

单项选择1—1 按照系统的观点，可将生产定义为使生产（）转变为生产财富并创造效益的输入输出系统。

①对象②资料③要素④信息1—2 度量生产过程效率的标准是（）.①产量②产值③利润④生产率1—3 制造从广义上可理解为（）生产。

①连续型②离散型③间断型④密集型1-4 精良生产是对（)公司生产方式的一种描述。

①波音②通用③三菱④丰田1—5 在先进的工业化国家中，国民经济总产值的约（）来自制造业.① 20％② 40％③ 60% ④ 80％1—6 在机械产品中,相似件约占零件总数的( ）。

① 30％② 50% ③ 70％④ 90％1-7 零件分类编码系统是用( ）对零件有关特征进行描述和识别的一套特定的规则和依据。

①文字②数字③字符④字母1—8 成组技术按（）组织生产。

①产品②部件③零件④零件组1—9 CIM是( ）和生产技术的综合应用,旨在提高制造型企业的生产率和响应能力。

①高新技术②信息技术③计算机技术④现代管理技术1—10 并行工程是对产品及（）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。

①零件②设备③工艺装备④相关过程1-11 实行并行工程的企业多采用（)的组织形式。

①直线式②职能式③矩阵式④自由式1-12 在多变的市场环境下，影响竞争力的诸要素中（）将变得越来越突出。

①时间②质量③成本④服务2。

多项选择2—1 生产要素包括（)和生产信息。

①生产对象②生产资料③能源④劳动力2—2 21世纪机械制造业发展趋向是( ）智能化和清洁化。

①自动化②柔性化③集成化④批量化2—3 专业化协作与扩散生产的形式有（）等。

①组织各种专业化基础零部件生产厂②组织专业化毛坯生产厂③实行工艺性协作④实行主机装配协作2—4 机械零件之间的相似性主要表现在( ）等几方面。

①零件名称相似性②零件结构特征相似性③零件材料特征相似性④零件制造工艺相似性2—5 采用生产流程分析法划分零件组的优点是（）.①无须编制零件工艺规程②可保证同一零件组内的零件的工艺相似性③可由零件编码直接划分零件组④可在划分零件组的同时形成机床组2—6 成组生产单元按其规模、自动化程度和机床布置形式，可分为（）和成组柔性制造系统等几种类型。

什么是虚拟制造简介在当今经济全球化、贸易自由化和社会信息化的形势下，制造业的经营战略发生了很大变化，在30～60年代企业追求的是规模效益，如：美国福特汽车公司、通用汽车公司相继采用刚性流水线进行大批量生产；70年代更加重视降低生产成本，如：日本丰田公司采用准时化生产；80年代提高产品质量成为主要目标；进入90年代新产品开发及交货期成为竞争的焦点。

由此产生了多种多样的制造哲理，如：精益生产、并行工程、敏捷制造和虚拟制造等，它们各有侧重，从不同角度研究如何增强企业的竞争力。

而虚拟制造技术是制造技术与仿真技术相结合的产物。

虚拟现实（Virtual Reality）技术是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实，使人能够凭借直觉作用于计算机产生的三维仿真模型的虚拟环境。

基于虚拟现实技术的虚拟制造（Virtual Manufacturing）技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成，它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。

其目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术及时地、并行地、模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。

从而更加有效地、经济地、柔性地组织生产，增强决策与控制水平，有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改，达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。

代表性的全新概念虚拟制造”是近几年由美国首先提出的一种全新概念。

什么是虚拟制造?它包括哪些内容？这些至今仍然是人们讨论的问题。

很多人曾为虚拟制造进行定义，比较有代表性有：佛罗里达大学Gloria J.Wiens的定义是：虚拟制造是这样一个概念，即与实际一样在计算机上执行制造过程。

其中虚拟模型是在实际制造之前用于对产品的功能及可制造性的潜在问题进行预测。

现代制造系统复习资料1. 制造业发展三阶段：（1）用机器代替手工，由作坊形成工厂，19世纪，英法，德美；（2）从单件生产发展成为大批量生产，泰勒：劳动分工，计件工资制；（3）当代先进制造技术：柔性化，集成化，智能化，全球化，网络化。

2.制造系统的发展历史：（1）刚性自动化（2）数控加工（3）柔性制造（4）计算机集成制造系统（5）智能制造系统。

3.制造系统（AMT）定义：制造系统是包含从原材料供给到销售服务的所有制造过程及其所涉及的硬件和有关软件所组成的具有特定功能的一个有机整体。

其中，硬件包含人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置；软件包括制造理论、制造技术和制造信息等。

4.制造系统体系结构主要包含：先进制造工艺技术、制造自动化系统、先进制造模式等。

5.制造系统的发展趋势：（P12）近年来，制造自动化技术的研究发展迅速，其发展趋势可用“六化”简要描述，及制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。

6.超高速加工技术：是指采用超硬材料刀具和磨具，利用能可靠地实现高速运动的搞精度、高自动化和高柔性的制造设备，以提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。

不同的工件材料、不同的加工方式有着不同的切削速度范围。

7.形成理论（P76）图3-2，Salomon曲线8.超高速切削加工技术：通常把切削速度比常规高5~10倍以上的切削叫做超高速切削。

高速切削加工技术与常规切削加工相比，在提高生产率，减低生产成本，减少热变形和切削力以及实现高精度、高质量零件加工等方面有明显优势。

特点：加工效率高、切削力小、热变形小、加工精度高、加工过程稳定、减少后续加工工序、良好的技术经济效益。

9.超高速切削刀具材料：涂层刀具、金属陶瓷刀具、立方氮化硼、聚晶金刚石。

10.防护措施：机床防护罩，工件的加紧11.电火花加工技术：（弟一种被发明）可加工材料、不可加工材料、优缺点12.超声波加工：概念、加工材料、材料13.激光加工：是一种利用材料在激光聚集照射下瞬时急剧熔化和气化，并产生很强的冲击波，是被熔化的物质爆炸式地喷溅来实现材料去除的加工技术。

1、如何理解制造的概念？从“制造过程”上来看，制造的含义有狭义与广义之分。

（1）狭义制造。

又称为“小制造”，是指产品的制作过程。

或者说，制造是使原材料在物理性质和化学性质上发生变化而转化为产品的过程。

（2）广义制造。

又称为“大制造”或“现代制造”，它是指产品的全生命周期过程。

广义制造包含了4个过程：1)概念过程（产品设计、工艺设计、生产计划等）；2）物理过程（加工、装配等）；3）物质（原材料、毛坯和产品等）的转移过程；4)产品报废与再制造过程。

2、简述制造业的发展历程。

制造业的发展可以分为3个时代：古代、近代和现代。

（1）古代制造业的发展。

大约600万年前，人学会了双足行走和用手制造并使用工具，人类最初制造的工具是石刀、石斧和石锤；在1万年前新石器时代，人类从采集和狩猎转向耕作和畜牧；到了5000年青铜器和之后的铁器时代，为了满足以农业为主的自然经济的需要，制造以手工作坊的形式出现，主要是利用人力进行纺织、冶炼、铸造各种农耕器具等原始制造活动。

（2）近代制造业的发展。

18世纪蒸汽机的发明给制造业提供了动力，制造了满足不同行业需求的各种机器，初步形成了传统的大机器制造业与其制造技术体系；到19世纪工业革命继续发展，生产规模逐渐扩大，产品需求对制造材料的质量要求提高，使早期的传统制造技术体系与社会发展和需求之间产生了矛盾；19世纪发明和完善了新型冶炼技术、内燃机技术、电气技术；20世纪上半叶兵器工业和汽车工业的大量生产方式，以流水线为典型，显著提高了生产效率；20-30年代的制造系统是机群式生产线；40-50年代，制造系统是能量驱动型的刚性生产线。

（3）现代制造业的发展。

第二次世界大战后，数字计算机融入制造领域；1952年美国推出了数控机床并很快得到工业应用；20世纪60年代是计算机技术和制造技术扩大融合的年代；70年代，随着市场竞争的加剧，大量生产方式开始逐步向多品种、中小批量生产方式转变；80年代基于先进的计算机技术和自动化技术，发展了各种先进的单元制造技术；随着90年代计算机和网络技术的飞速发展与与制造技术的融合，数字化制造日益成为主流制造技术，制造工程开始了向制造工程与科学的过度，更新与扩大了制造系统的学科基础。

一、 机械制造自动化发展分为哪四个阶段，各有什么特征？（8分）答：第一阶段：20世纪40~50年代初，以大量大批生产为主的刚性自动化系统和刚性自动化单机，其特点是高生产率刚性结构，产品固定生产节拍固定，难以实现生产产品的改变。

(2分)第二阶段：20世纪50~60年代中期，适用于多品种、中小批量生产的数控（NC ）和计算机数控（CNC ）技术。

其特点是具有较好的柔性和加工质量，应用编程技术即可实现生产产品的改变。

(2分)第三阶段：20世纪60~80年代中期，是适用多品种、中小批量生产的柔性制造技术。

包括柔性制造单元（FMC ）、柔性制造系统（FMS ）和柔性加工线（FML ）。

其特点是高的柔性、质量和效率。

(2分)第四阶段：20世纪80年代至今，仍然面对多品种、中小批量生产。

其技术为计算机集成制造系统（CIMS ）、计算机集成制造（CIM ）、智能制造、并行工程、敏捷制造、虚拟制造、快速原型制造、网络制造、全球制造和绿色制造等。

其特点是具有更为广泛的适应性和更大的柔性，并且技术更具综合性，学科更加交叉，涉及的领域更为广泛。

(2分)二、系统可靠度分配应遵循的原则是什么？（8分）答：在系统设计时可靠度也和精度指标一样，要向各子系统进行合理分配，最终要保证总系统的可靠度不超标。

其分配原则如下：1）对自动化系统性能影响大，对总系统的可靠性影响明显的关键子系统，可靠度指标应高些。

(1分)2）对结构简单，作用大，功能易实现，较为容易达到高可靠度的子系统，其可靠度指标可高些。

(1分)3）不便于维修、更换，功能要求严格的子系统，可靠度指标可高些。

(1分) 4）易受工作环境影响的子系统，可靠度指标可高些。

(1分)5）结构复杂，很难保证高可靠度的子系统，可靠度指标可低些。

(1分)6）考虑到发展、改进、准备更新且对系统可靠性影响不大的子系统，可靠度指标可低一些。

(1分)总的原则是：对总系统的可靠性影响显著，对保证系统性能起主要作用，对完成执行任务三、何谓电气伺服系统？电气伺服系统的特点是什么？（6分）答：伺服系统是指输出信号（位移、速度、加速度或力）以一定的精度复现输入信号的自动控制系统，又称为随动系统，一般是指以各种伺服电动机作为驱动元件。