Einführung
Zusammen mit der wirtschaftlichen Globalisierung und Informationsgesellschaft, die zunehmend wettbewerbsorientierten Markt, das Produkt Preiswettbewerb Konkurrenz aus den traditionellen technischen Inhalt in die Wettbewerbssituation, High-Tech-Produkte in den Mainstream-Markt hat, ist Innovation die Seele der Entwicklung der Unternehmen. Um neue Marktveränderungen anzupassen, Unternehmen auf der schnellsten Geschwindigkeit, beste Qualität, niedrigste Kosten und besten Service muss aufgeführt werden, um die Bedürfnisse der verschiedenen Anwender gerecht zu werden. Das Gesicht des unberechenbaren, nachhaltige Entwicklung, sich schnell verändernden Nachfrage des Marktes, muss die Produktion Tätigkeiten der Unternehmen haben ein hohes Maß an Flexibilität, auf Veränderungen der Marktnachfrage Krisenreaktion. Zu diesem Zweck, die Erforschung neuer Konstruktion und Fertigung ist das wichtigste Mittel, das Überleben von Unternehmen.
Mit der rasanten Entwicklung der Informationstechnologie gibt es einige erweiterte Design-und Fertigungstechnologien, modernes Design und Fertigung der technologischen Entwicklung Richtung weiter zu modernen Wissenschaft und Technik, Design und Herstellung digitaler Technik, Funktionalität, Intelligenz und Vernetzung zu absorbieren. Virtual-Technologie hat sich zu den aktivsten der Herstellung Design-Technologie, deren Entwicklung, die Förderung der virtuellen Fertigung (Manufacturing Vitrual) von der Entstehung und Entwicklung von mechanischen Produkt-Design, Verarbeitung, Analyse und Organisation der Produktion und Verwaltung eines virtuellen Simulationsumgebung um den Computer auf "Organisationen" und "erreichen" Produktion, bevor die eigentliche Produktion von Produkten für die Herstellung und andere Aspekte der Bewertung, um eine erfolgreiche Produktion zur Senkung der Produktionskosten zu gewährleisten, Time to Market zu reduzieren, schnelle Reaktion auf Marktveränderungen, die Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen.
1, den Inhalt und die Einstufung der virtuellen Fertigung
1.1 Die Bedeutung der virtuellen Fertigung
Mit der rasanten Entwicklung der Fertigungstechnologie, dass die Menschen die Konnotation der Herstellung von neuen und umfassenderen Verständnis haben. Manufacturing bedeuten, eine Forderung, die Verwendung von Kenntnissen und Fertigkeiten, mit Werkzeugen, effektiv in der Fangfa, Rohstoffe bis zum Endprodukt und die ganze Guocheng Shi Chang verwendet. Virtual Manufacturing (Vitrula Manufacturing VM) bezieht sich auf die Nutzung von Computer-Modellen und Simulationen, um Produkt-Design und Produktion, Informationstechnologie, Simulation, Virtual Reality-Technologie und High-Performance-Computern, High-Speed-Netzwerk zu erreichen, um den Computer Unterstützung durch die Gruppe Gruppe Koordination zu erreichen, Produkt-Design, Prozess-Planung, Herstellung, Performance-Analyse, Qualitätskontrolle und Business Process Management auf allen Ebenen und die Kontrolle der Art der Herstellung. "Virtuelle Fertigung" Es ist zwar nicht die eigentliche Fertigung, sondern realisiert die Art der eigentlichen Herstellungsprozess, die sich in der Produktentwicklung oder Produktion, bevor die physikalische Realisierung, die wir durch das Modell zur Schätzung simulieren kann und die Form künftiger Produkte, Funktionalität, Performance und die Verarbeitbarkeit und andere mögliche Probleme, die proaktive Entscheidungen treffen können und zur Optimierung der Durchführung des Programms, so dass die Entwicklung der Fertigungstechnologie, die gesamte Palette der Prognose-Phase. Virtuelle Fertigung ist die eigentliche Herstellung der Art der Umsetzung Computer, ist es eine Vielzahl von computergestützten Technologie für Produkt-Lebenszyklus von integrierten, umfassenden Gebrauch.
Mit der eigentlichen Herstellung des Materials, der Informationen, die Energieumwandlung Funktion, das heißt, Rohstoff-Eingänge, Produktions-, Informations-, Strom und andere Energieträger, um die gewünschten Produkte und Produkt-Informationen zu erzeugen. Virtuelle Fertigung ist die tatsächliche Produktion der "Substanz" und "Energie" von Informationen, die tatsächliche Produktion für die Informations-und Informationstechnologie zu sein "Material" und "Energie" zu erreichen und die tatsächliche Produktion Informationen über die entsprechenden Austausch von virtuellen Fertigung zwar nicht produzieren aktuellen Produkte, aber sie erzeugten Informationen über das Produkt und die erforderlichen Informationen, um Produkte herzustellen.
1,2 Klassifizierung der virtuellen Fertigung
Virtuelle Fertigung und Produktentwicklung, die sowohl die Fertigung verbundenen Tätigkeiten, sondern enthält auch die organisatorischen und Management-Tätigkeiten im Zusammenhang mit seiner Tätigkeit. Nach dem Umfang der Arten von Maßnahmen und Projekten können virtuelle Fertigung werden in drei Kategorien: das Design als der Kern der virtuellen Fertigung, um den Kern der virtuellen Fertigung produzieren, um den Kern der virtuellen Fertigung kontrollieren.
1). Für die Gestaltung der Kern der virtuellen Fertigung. So entwerfen Sie das Herzstück des Virtual Manufacturing wird das Design Process Manufacturing Informationen einzuführen, verwenden Simulation zur Optimierung von Produkt Design, das bereits in der Planungsphase auf Teile oder ganze Maschine für die Herstellung von Analyse, einschließlich der Verarbeitung Analyse, thermodynamische Analyse, kinetische und durchgeführt werden kann Kinematische Analyse. Hauptsächlich zur Lösung der "Produkte entwickelt, was" Frage an alle Aspekte des Produkts Performance-Simulation und Bewertung;
2). Zur Herstellung der Kern der virtuellen Fertigung. Zur Herstellung der Kern der virtuellen Fertigung weiterhin in den Fertigungsprozeß Simulationsmodell, aufgelöst werden, um zu bewerten und optimieren den Produktionsprozess, niedrige Kosten eine rasche Bewertung der unterschiedlichen Prozess planen, Ressourcen-Disposition, Produktionsplanung. Hauptsächlich zu lösen "Diese Organisation der Produktion ist vernünftig", die Fragen zur Simulation des Herstellungsprozesses, eine Bewertung der einzelnen Produktions-Plan;
3). Zur Steuerung der Kern der virtuellen Fertigung. Zur Steuerung der Kern der virtuellen Simulation von Fertigungsprozessen Technologie wird an die Steuerung Modell hinzugefügt werden und die eigentliche Verarbeitung, die Realisierung von Simulations-basierte optimale Steuerung. Voller Einsatz der Macht der Computer die Kontrolle über die traditionelle Vielfalt der Instrumente, die Funktionen des digitalen Instrumenten, die Optimierung der Fertigung und Produktion anderer Aktivitäten der Organisation und Management Simulation. Hauptsächlich zur Lösung der "how to control" auszustellen.
2, die Eigenschaften der virtuellen Fertigung
Verglichen mit der tatsächlichen Produktion, virtuelle Fertigung hat seine eigenen Besonderheiten:
1). Virtualization. Virtuelle Fertigung ist nicht der eigentliche Herstellungsprozess produziert nicht das eigentliche Produkt, nicht die eigentliche Material-und Energieverbrauch, durch digitale Mittel, um die echte dynamische Simulation des Fertigungsprozesses auf die Art der Fertigung zu realisieren;
2). Basierend auf digitales Modell der Integration. Virtual Herstellungsprozess abhängig vom Modell, beinhaltet das Modell eine Produkt-Modell, Vorgehensmodell, Aktivität Modell und Ressource-Modell. Durch diese digitale Modelle im Computer Integration der Produkt-Design, Fertigung, Prüfung, Montage und andere Operationen, eher als die traditionellen Prototyp der wiederholten Änderungen;
3). Zur Unterstützung der Agilen Fertigungssystemen. Da der gesamte Prozess der Informationsspeicherung im Computer, muss der Benutzer zu ändern oder zu Markt schnell geändert Design, rasche Investitionen in die Produktion, erheblich reduzieren können die Zeit, um neue Produkte zu entwickeln, die Qualität verbessern und Kosten zu senken;
4). Verteilung der Kooperation. Mit Computer-Netzwerke, virtuelle Fertigung kann nicht sub an verschiedenen Standorten, unterschiedlichen Abteilungen unterschiedlicher Fachkräfte gleichzeitig arbeiten mit einem Produkt-Modell, den gegenseitigen Austausch, gemeinsame Nutzung von Informationen, reduzieren die große Zahl der Erstellung und Verteilung der Zeit und Fehler, so dass Produkt- Entwicklung effizienter, qualitativ hochwertige, kostengünstige Methode, um auf Marktveränderungen zu reagieren;
5). Die Ergebnisse der Simulation des hohen Vertrauens. Virtuelle Fertigung wird durch das Modell, Wirksamkeit und andere Techniken zur Simulation Design-Produkte erkennen oder Arbeiten aus der Produktionsplanung, die Möglichkeit der Entwicklung oder der Produktion einer erfolgreichen Organisation, so kann es wirklich wider das eigentliche Objekt.
3 Schlüssel Unterstützung von virtuellen Fertigungstechnik
Virtuelle Fertigung virtuellen Umgebung mittels einer Vielzahl von Informationen zugreifen, Integration und Integrated Manufacturing Umfeld, das laufen kann, verwendet, um die Montage der Produkte von der Konzeption zur Verbesserung der dynamischen Simulation von allen Stadien. Virtuelle Fertigungstechnik umfasst eine sehr breite, wie die Umwelt-Technologie, Merkmalsextraktion, integrierte Infrastruktur, Architektur-, Fertigungs-Funktion Datenintegration, multi-disziplinäre cross-funktionale, Decision Support Tools, Schnittstellen-Technologie, virtuelle Realität, Modellierung und Simulation und so weiter. Nachdem die drei sind die Kern-Technologie der virtuellen Fertigung.
3.1 Virtuelle Realität
Virtual Reality (Virtuelle Realität VR) Technologie ist die United States, Jaron Lanier erstmals im Jahr 1989 vorgeschlagen, das heißt die Technologie wird der Computer direkt an den visuellen, auditiven und taktilen und andere Informationen, Synthese und Eingabeaufforderung für den menschlichen Sinnesorganen, in der menschlichen generierten rund eine dreidimensionale virtuelle Umgebung. Um die Menschen, die reale Welt und virtuellen Raum zusammen, der Integration, des gegenseitigen Austauschs von Informationen und Feedback. Virtual-Reality-Technologie, oder bauen ein System durch seine wichtigste Eigenschaft ist das Eintauchen (Immersion), interaktive (Wechselwirkung) und das Konzept der (Imagination).
Die Nutzung der virtuellen Realität Computergrafik, verschiedene Anzeige-und Bedieneinheit Schnittstelleneinrichtung, erzeugt der Computer eine interaktive virtuelle 3D-Umgebung. Virtual Reality System (VRS) von der Mensch-Maschine-Schnittstelle, Software, Technologien, virtuellen Realisierung von Computer-Plattformen und anderen Komponenten. VRS könnte auf der realen Welt Verwendung von dynamischen Simulation werden durch die Interaktion der Nutzer Input-und Output Veränderungen in der Zeit nach der virtuellen Umgebung zu schaffen, in denen Menschen immersive Gefühl der Immersion.
3,2 Modeling
Virtuelle Fertigung ist ein Echtzeit-System Fertigung in einer virtuellen Umgebung Karte ist realistische Modellierung von Fertigungssystemen, formale und abstrakte Beschreibung und sagte computerisiert. Virtuelle Fertigung System-Modellierung, einschließlich Produktion Modelle, Produkt-und Prozess-Modell Modell.
(1) Serienmodell. Kann in statische und dynamische Beschreibung der beiden Aspekte kategorisiert werden beschrieben. Statische Beschreibung des Systems, Kapazität und Produktion Merkmale der Beschreibung, die Möglichkeit erhalten, Produkt-Design, dynamische Beschreibung des Systems staatlicher Beschreibung des dynamischen Verhaltens und dann vorhersagen, den gesamten Prozess der Produktion;
(2) Produktkatalog Modell. Größe und Modell des Herstellungsprozesses, eine Sammlung von verschiedenen Einheiten in das Objektmodell. Virtuelle Fertigung System für die Umsetzung Prozess zur Produktintegration machen alle Tätigkeiten, müssen sie ein komplettes Produkt-Modell, Produkt-Modell, dass sowohl die Informationen in der Produkt-Struktur beschrieben beinhaltet haben, Produkt Formmerkmale von statischen Informationen, auch Interference Check durchgeführt werden kann , die Performance-Analyse von dynamischen Informationen und so weiter, die Fähigkeit zur Karte ist, extrahiert die Umsetzung der abstrakten und andere Produkte alle Informationen für jede Aktivität Modell erforderlich;
(3) Prozessmodell. Wird der Parameter des Fertigungsprozesses und die Funktionen der Produktentwicklung beeinflussen Attribute im Zusammenhang mit dem Serienmodell zu reflektieren und das Zusammenspiel von Produkt-Modelle. Process Modell muss folgende Eigenschaften haben: Computersimulation Technologie-, Fertigungs-Datenblätter, Fertigungsplanung, statistisches Modell sowie der physikalischen und mathematischen Modellen.
3,3 Simulation
Ist die Anwendung der Computersimulation komplexer Systeme durch Abstraktion und Vereinfachung der Wirklichkeit bilden ein System, Modell, basierend auf der Analyse und führen Sie dann dieses Modell um eine Reihe von statistischen Eigenschaften des Systems zu erhalten. Da das Simulationsmodell für Forschung Methoden für das Objekt basiert, durch den Computer ist schnell Rechenleistung, kann eine sehr kurze Zeit Simulation der tatsächlichen Produktion nimmt einen langen Produktionszyklus, der die Entscheidung verkürzen können, zu vermeiden, die finanziellen, personellen und Zeit Abfälle können und wiederholen Sie die Simulation, Optimierung Umsetzung.
Simulation der grundlegenden Schritte sind: System-Studie, die Datensammlung für die Schaffung eines Systems zu modellieren * die Einrichtung Simulationsmodell Simulationsalgorithmus * * Gott identifizieren laufen Simulationsmodell Ausgang und Analyse. Virtuelle Fertigung für Produkt-Entwicklung im Zusammenhang mit Produkt-Modellierung und Simulation, Design-Prozess der Planung Simulation, Simulation des tatsächlichen Verhaltens der Produktionsprozess, Montage-Prozess-Simulation, Prozess-Simulation Tests, um die Gestaltung Ergebnisse, frühzeitiges Feedback zu bewerten, um den Design-Prozess zu erreichen, reduzieren oder zu vermeiden Design-Fehler.
4 Virtuelle Fertigungstechnik Analysis
Trotz der virtuellen Fertigung-Technologie in den letzten Jahren in der internationalen Gemeinschaft zur rasanten Entwicklung, doch mangelt es derzeit an den gesamten Prozess von der Produktentwicklung, virtuelle Fertigung mit einem hohen Maß des Verhaltens, verkörpert in den folgenden Bereichen.
4,1 basierend auf integrierten digitalen Produkt-Modell-Technologie befindet sich noch in der Konzeptphase
(1) CAD-Modell des Produkts Informationsgehalt zu gering ist. CAD-Modell ist der Prozess der Bildung von Produkt-Design und eine Vielzahl von Informationen (Geometrie der nicht-geometrischen) müssen sich registrieren, wo es eine wichtige Datenquelle ist. In virtuellen Fertigung, müssen viele Modelle zur Analyse von CAD-Modell die entsprechenden Informationen zu extrahieren. Allerdings kann die aktuelle CAD-Modells vor allem Unternehmen aus der Perspektive der Beschreibung des Produkts, weit entfernt von einer umfassenden Beschreibung der Produkte, bieten zu wenig Austausch von Informationen;
(2) die bestehenden CAD-Modell nicht unterstützen kann, den Begriff der Produkt-Design. Neue Produkt-Design durch Entwürfe gehen, Ausführungsplanung, Prozessplanung und Fertigung von mehreren Produkten, während das CAD-Modell unterstützt nur das detaillierte Design des Produkts;
(3) den Mangel an guten Produkt die Wiederverwendung von Informationen Mechanismus. Zur Zeit der Anwendung als Produkt der Datenaustausch zwischen den wichtigsten über eine spezielle Datenschnittstelle zu erreichen, eine solche Umwandlung Ye Shi Wen Ti die gleichen Daten in einem einfachen Ying sie, unfähig, die automatische Konvertierung von Daten zwischen den Modellen und die Ableitung realisieren bleibt, ist die virtuelle Fertigung Produktentwicklung Komplexität.
4,2 Produktinnovation Support-Tools sind noch nicht vollständig
(1) Mangel an kreativen Design-Support-System. Product Innovation ist eine umfassende Wissenschaft, neue Technologien, neue Materialien, neue Technologien zu unterstützen. Virtuelle Fertigung Umfeld für das innovative Design bietet einen guten operativen Mechanismus, aber die weitere Entwicklung von innovativen Organisations-Design-Support-Systeme;
(2) das Fehlen von Wissen mit der virtuellen Fertigung Werkzeuge kombiniert. Knowledge erstellen können innovative Produkte und neue Technologie-, Produkt-Innovation ausgerichtete Wissen. Doch wie Repräsentation von Wissen und Organisation der Komplexität und Bedeutung, wie virtuelle Fertigung mit integrierten digitalen Produkt ist ein Problem, das gelöst werden;
(Drei) das Fehlen von interaktiven Form Design und die Integration der virtuellen Fertigung Werkzeuge.
Zurzeit ist die virtuelle Fertigung der meisten Erfolg versprechende Produkt-Innovationen berücksichtigt. Wie lösen die allgemeine Positionierung des Produkts, Design, interaktive Einführung in Design und Herstellung von Produkten mit virtueller Form organisch zu integrieren sind weitere Studien notwendig.
4.3 Digitale Technologie Produkte
(1) bezogen auf Produkt Daten Management (PDM) Integration mit anderen Software-Probleme. Digital-Produkt ist der Kern der PDM-Technologie, die derzeit hat es verschiedene Versionen von PDM-Software, sondern das Fehlen von Standards, die resultierende Software und andere Anwendungen des PDM-Systems Integration. In der virtuellen Umgebung, die professionelle, an die Abteilung Personal auf dem gleichen Produkt-Modell arbeiten, müssen gelöst PDM-Integration mit anderen Anwendungen werden;
(2) der virtuellen Produktentwicklung, Produkt-organisatorisches System. Virtuelle Produktentwicklung Produkte erzeugten digitalen Prototyp des Produktes Strukturbaum ist es notwendig, die Design-Phase des Baus Hierarchie widerspiegeln, Produkt-Montage-Sequenz, sondern spiegeln auch die Produktion, Fertigung von Prototypen können im Rahmen der Produkt-Nummer hergestellt werden. Deshalb ist das Studium der virtuellen Produktentwicklung von Produkten für die Organisation der Daten-System eine praktische Notwendigkeit;
(3) und die digitale Produkt-Modell Datenorganisation und-verwaltung.
Produkte, digitale Produkte, einschließlich der Errichtung von numerischen Modellen und die damit verbundenen Performance-Indikatoren, einschließlich Statik, Kinematik-Analyse, dynamische Analyse, thermische Analyse Ergebnisse liefern, können die Produkte der theoretischen Grundlage von Stereotypen, und die Leistung zu verwandeln. Wie, um wirkungsvoll gegen die Daten-Organisation und Verwaltung so effektiv für die Bedürfnisse der virtuellen Fertigung ist die Forschung konzentrieren.
4,4 Herstellungsprozess Simulationsmodellierung Methoden und Techniken
Physik-basiertes Simulationsmodell des Herstellungsprozesses sind viel benutzt worden, aber die Modellierung von Methoden und Modellrechnungen noch Durchbruch.
(1) virtuelle Werkzeuge zur spanenden Bearbeitung verbessert werden. Derzeit sind viele kommerzielle Software kann "Zerspanbarkeit" Evaluierung, virtuelle Fertigung Forschung und Entwicklung benötigt werden eine große Anzahl von virtuellen Fertigung Analyse-Tools, wie z. B. einer Stanzkraft Analyse der funktionellen Systeme, Prozess-Simulation;
(2) die grundlegende Theorie der virtuellen Montage. Virtuelle Fertigung virtuelle mit der Toleranz Analyse und Synthese-Technologie ist auch ein Mangel an theoretischen Grundlagen, im Modell-Generation und der ISO-Norm Toleranzen, geometrische Toleranzen zu unterstützen, gibt es viele Probleme, die dringend in Angriff nehmen müssen;
(3) Montage Planung der weiteren Arbeit. Die aktuelle virtuelle Baugruppe Prozessplanung über das Vorliegen eines schweren Einschränkungen basieren, beziehen sich hauptsächlich auf: Betrachten Sie nur die Richtung der Translation entlang der Achse, die Versammlung der Sport viel zu einfach; Schwerpunkt auf Geometrie, um die Verwendung von semantischen Knowledge Engineering muss gestärkt werden; werden Montage-Sequenz Auswahlkriterien sind nicht umfangreich genug und einheitlich;
(4) virtuelle Prüftechnik. Erfolgreicher Einsatz von virtuellen Test ist eine "virtuelle Produktentwicklung", der Schlüssel zur Technologie ist von wesentlicher Bedeutung. Wenn alle Aspekte der Informatisierung, werden die Tests und Wirksamkeit Aspekte wichtige Faktoren, die Einfluss auf die Effizienz.
5 Schlussfolgerung
Von der eigentlichen Herstellung des "virtuellen Fertigung" in der internationalen Industrie in die Förderung der Informationstechnologie die wichtigsten Veränderungen aufgetreten. Virtuelle Fertigung in den Industrieländern wie den Vereinigten Staaten, Deutschland, Japan, etc., wurden in unterschiedlichem Ausmaß der umfangreichen Forschung und Anwendung. In China hat der Tsinghua University, Beijing University of Aeronautics Air Ekel, Harbin Institute of Technology Unterrichtseinheiten und anderen Forschungseinrichtungen auch Forschungsarbeiten in diesem Bereich durchgeführt. Die aktuelle Forschung konzentriert sich auf die virtuelle Fertigung Anwendungen basiert auf der Richtung dreidimensionale virtuelle Produktentwicklung, Prozess-Simulation und Produkt-Montage-Simulation zu studieren, wie man Produkte mit hoher Zuverlässigkeit der virtuellen Prototypen zu generieren, Produkt-Design der Bühne zu einem höheren Maß an Vertrauen, um vorherzusagen, zu erreichen Das Design des Endproduktes Leistung und der Herstellbarkeit. Mit großer Forschungs-und verwandten Technologien weiter zu entwickeln virtuelle Fertigung werden immer breiter genutzt.