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虛擬制造(VM)在計算機上全面仿真產品設計、制造和裝配的全過程。它不僅可為現(xiàn)有企業(yè)的全部生產活動提供仿真支持，而且可以仿真未來企業(yè)的設備布置和物流系統(tǒng)，因而可以對新產品設計、制造乃至生產設備引進及車間布局等各個方面進行模擬。這不僅可以提高新產品開發(fā)的質量，而且可以縮短產品開發(fā)周期。
VM系統(tǒng)可分為以設計為中心VM系統(tǒng)、以生產為中心VM系統(tǒng)和以控制為中心VM系統(tǒng)。以設計為中心VM系統(tǒng)在設計階段為設計者提供制造信息，它采用基于制造的仿真來優(yōu)化產品和過程設計，從而實現(xiàn)特定的制造目標。以生產為中心VM系統(tǒng)為生產計劃、工藝計劃和資源需求計劃的可執(zhí)行性提供支持環(huán)境，并在不加工實際產品的情況下，進行工廠生產過程仿真，從而實現(xiàn)低成本快速評估各種加工過程，以重構和優(yōu)化各種加工設備。以控制為中心VM系統(tǒng)將仿真用于控制模型和實際生產過程，為實現(xiàn)生產循環(huán)的最優(yōu)化提供無縫仿真。首先論述以設計為中心VM系統(tǒng)體系結構，然后討論有限元分析與以設計為中心VM系統(tǒng)的集成以及有限元分析的應用。
實際制造系統(tǒng)可分為現(xiàn)實物理系統(tǒng)(RPS)和現(xiàn)實信息系統(tǒng)(RIS)二個子系統(tǒng)。RPS由系統(tǒng)中物理實體組成，這些實體包括材料、零件、產品、機床、機器人、夾具、傳感器和控制器等，當系統(tǒng)運行時，這些物理實體具有一定行為和交互，如運動或改變形狀。RIS涉及信息處理和決策的活動，如設計、計劃、調度、控制和評估等，它由計算機和人員組成。RIS不包括RPS中的物理實體，而只與RPS交換有關信息。RPS向RIS發(fā)送狀態(tài)報告，而RIS生成并向RPS發(fā)送控制指令。假定用計算機系統(tǒng)解釋來自RIS的控制命令并向RIS返回狀態(tài)報告，并且該系統(tǒng)的行為完全等同于RPS，那么將模擬RPS的計算機系統(tǒng)稱為虛擬物理系統(tǒng)(VPS)。同樣如果用計算機系統(tǒng)模擬RIS的功能，使得RPS無法區(qū)分控制指令是來自RIS還是計算機系統(tǒng)，那么該計算機系統(tǒng)稱為虛擬信息系統(tǒng)(VIS)。
圖為國家CIMS工程研究中心的以設計為中心VM系統(tǒng)的體系結構，它是整個VM系統(tǒng)的一部分。以設計為中心VM系統(tǒng)強調產品的開發(fā)過程。該系統(tǒng)的RIS基于傳統(tǒng)的產品開發(fā)活動，而VIS基于計算機支持的產品設計活動，它包括CAD、運動學動力學分析、有限元分析、DFA、DFM、CAPP和CAM等。在傳統(tǒng)產品開發(fā)過程中，產品設計、運動學和動力學分析、有限元分析和工藝設計通常是串行進行。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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