虚拟制造-无烟工业

2007年9月8-10日1清华大学自动化系国家CIMS工程技术研究中心Tel:8610-62789636－1040Fax:[e-mail]范文慧副教授肖田元教授张林鍹副教授2007中国科协年会－信息化与管理创新（4）虚拟制造－无烟工业2007年9月8-10日2议题一、概述（Introduction)二、数字样机（DigitalMockup）三、虚拟样机(VirtualPrototype)四、虚拟工厂(VirtualFactory)五、结论(Conclusion)2007年9月8-10日3一、概述（Introduction)“绿色”经济已经成为人类发展的主题在知识经济与可持续发展经济的新时代里，绿色经济是是21世纪世界经济发展的必然趋势。“绿色”制造需求迫切造成全球环境污染的70％以上的排放物来自制造业，它们每年约产生55亿吨无害废物和7亿吨有害废物。“绿色”制造已经涌现出许多理论如生命周期评价、绿色产品、绿色设计、绿色制造、清洁化生产、绿色再制造工程等。2007年9月8-10日4制造过程虚拟产品开发和制造数字样机仿真优化结果完善制造过程反复完善真实产品的制造在计算机上虚拟制造真实产品一、概述（Introduction)•虚拟制造（VirtualManufacturing）基本上不消耗资源和能量，产品实现过程都是在计算机上完成的•虚拟制造是“无烟工业”2007年9月8-10日5一、概述（Introduction)2007年9月8-10日6二、数字样机（DigitalMockup）2007年9月8-10日7二、数字样机（DigitalMockup）服务ServiceabilityDFX之“X”制造Manufacture装配Assembly应力Stress测试Test质量Quality拆卸Disassembly互换性Interchangeability人机工程Ergonomics功能Fuction可靠性Reliability维护Maintenance成本Cost美学Aesthetics环境Environment回收Recycling2007年9月8-10日8虚拟装配支持系统(VASS)集成化装配信息模型装配工艺规划与仿真装配模型重构装配过程仿真自动工艺规划装配工艺后处理工艺卡片生成工艺卡片浏览工艺卡片编辑交互工艺规划装配资源管理装配资源建模资源模型修改资源模型存取用户界面与Pro/ENGINEER环境产品数据管理系统（PDM）工艺卡片输出二、数字样机（DigitalMockup）2007年9月8-10日9“徐工集团”ZL50G装载机产品4000多个零部件组成，八大系统(a)驾驶室(b)机罩(c)工作装置(d)车架(e)动力系统(f)操纵系统(g)液压系统(h)制动系统二、数字样机（DigitalMockup）2007年9月8-10日10二、数字样机（DigitalMockup）(a)一工位装配(b)二工位装配(c)三工位装配(d)四工位装配(e)五工位装配(f)六工位装配(g)七工位装配(h)整机装配完毕2007年9月8-10日11二、数字样机（DigitalMockup）2007年9月8-10日12物理样机设计验证与测试控制设计师机械设计师概念设计设计三、虚拟样机(VirtualPrototype)2007年9月8-10日13控制设计师机械设计师共享同一模型虚拟样机概念物理样机设计验证与测试设计设计三、虚拟样机(VirtualPrototype)2007年9月8-10日Time=$概念产品基于虚拟样机的设计的开发时间无虚拟样机的设计的开发时间三、虚拟样机(VirtualPrototype)2007年9月8-10日15虚拟样机（VirtualPrototype）是指由分布的、不同工具开发的、甚至异构的子模型组成的模型联合体，能从视觉、听觉、触觉以及功能、性能和行为上模拟真实产品。虚拟样机技术（VirtualPrototyping）是以并行工程思想为指导，建模仿真理论为核心，以各领域CAx/DFx/SBD为工具的一种综合构建虚拟样机的技术。三、虚拟样机(VirtualPrototype)2007年9月8-10日16三、虚拟样机(VirtualPrototype)2007年9月8-10日17三、虚拟样机(VirtualPrototype)2007年9月8-10日18协同仿真技术是指在协同环境中采用不同领域仿真工具对各子系统进行建模与仿真分析，或从不同技术视图进行功能、性能的仿真分析，并可以进行由子系统仿真参与的的整个系统联合仿真分析的技术三、虚拟样机(VirtualPrototype)2007年9月8-10日19三、虚拟样机(VirtualPrototype)2007年9月8-10日20控制系统模型(Matlab)仿真运行管理器动力学模型(Adams)液压系统模型(Hopsan)数据采集工具AdapterAdapterAdapterRTI仿真总线三、虚拟样机(VirtualPrototype)2007年9月8-10日21GeometrybasedProcessOptimizationbasedProcess三、虚拟样机(VirtualPrototype)2007年9月8-10日22三、虚拟样机(VirtualPrototype)集成接口集成接口集成接口集成接口DDF/FIPER复杂产品协同仿真平台复杂产品协同设计平台iSIGHT系统级优化器子空间优化器1子空间优化器2子空间优化器N子空间分析1子空间分析2子空间分析N2007年9月8-10日23复杂产品协同设计平台（STEP/PDM)复杂产品协同仿真平台(HLA/WE_RTI)复杂产品协同优化平台（DDF/FIPER）成员1成员2成员3……成员n成员2成员1成员3……成员n成员2成员1成员3……成员n过程组织工具过程组织工具过程组织工具FIA/FEI/INTERNET三、虚拟样机(VirtualPrototype)2007年9月8-10日24四、虚拟工厂(VirtualFactory)虚拟工厂技术是指在企业已有资源的约束下，优化生产计划和调度的仿真技术，是实现生产制造过程高效率、高柔性和高可靠性的保证。2007年9月8-10日25四、虚拟工厂(VirtualFactory)2007年9月8-10日26五、结论(Conclusion)•虚拟制造为绿色制造提供了一种实现手段•虚拟装配是数字样机关键技术•协同仿真和优化是虚拟样机的核心技术•虚拟工厂是虚拟制造重要组成部分•协同设计/仿真/优化一体化平台是虚拟制造的极其重要研究方向2007年9月8-10日27Q&A