虛擬制造技術正是在強調柔性和快速的前提下于世紀年代提出的概念。并在世紀年代得到重視和發展。它是以虛擬現實和仿真技術為基礎.對產品的設計、生產過程統一建模.在計算機上實現產品從設計、加工、裝配、檢驗直至整個生命周期的模擬和仿真。這里所說的制造過程，包括產品級的制造和企業級的生產管理。國際上稱之為”大制造”一。目前國際上對虛擬制造并沒有統一的定義.年月在美國俄亥俄州舉辦的虛擬制造用戶專題討論會上.人們根據制造過程的側重點不同將虛擬制造分為類。提出了”個中心”的分類方法.即”以產品為中心的虛擬制造”、”以生產為中心的虛擬制造”和”以控制為中心的虛擬制造”.獲得國際學術界的認同。

　　“以產品為中心的虛擬制造”是將制造信息加入到產品設計與工藝設計過程中.在計算機中生成制造過程原型.對多種制造方案進行仿真，對數字化產品模型的性能、可制造性、可裝配性、成本等進行分析。優化產品設計和工藝設計.以期盡早發現產品設計及工藝過程存在的問題。

　　“以生產為中心的虛擬制造”是將仿真信息加入到生產計劃模型中，以便快速便捷的評價多種生產計劃.優化生產計劃和制造環境的配置。主要是根據企業現有資源對不同的加工過程進行評估優化，決定合理的生產組織方式。

　　“以控制為中心的虛擬制造”是將仿真能力加人到設備控制模型中.提供實際生產過程中的虛擬環境.使企業在考慮車問控制行為的基礎上對制造過程進行優化控制。　　

　　虛擬制造是實際制造在計算機中的映射與本質體現。實際生產過程是實際的物質流、信息流在控制流的協調作用下.實現投入到產出的過程.而虛擬制造過程則是現實制造系統在虛擬環境下的映射。實際制造系統和虛擬制造系統可用下式表示：

　　RMS={RPS，RIS，RCS};

　　VMS={VPS，VIS，VCS};

　　其中，RMS和VMS分別表示實際制造系統和虛擬制造系統，RPS，RIS，RCS分別是實際物質流、實際信息流、實際控制流;VPS，VIS，VCS分別是虛擬物質流、虛擬信息流、虛擬控制流。

　　可見，由于虛擬制造可以在制造過程的物理實現之前預測產品性能和制造過程的細節.并通過及時的信息反饋來修改產品模型以達到整體最優，從而可以降低企業成本.增強企業競爭力。具體說來實施虛擬制造有以下個方面的收益：

　　(1)縮短產品開發周期。傳統制造遵循設計一試制—修改設計一規模化大生產的串行式結構.只有在試制出樣品后才進行產品信息反饋，決定是否要修改設計。而在虛擬制造中，可以隨時在設計過程中檢驗可制造性和可裝配性。方便的修改模型，信息反饋更為及時。

　　(2)提高產品質量。虛擬制造過程通過對多種制造方案進行仿真。優化產品設計和工藝設計.彌補了傳統制造業靠經驗決定加工方案的不足，提高了產品質量。

　　(3)降低資源消耗。由于虛擬制造在計算機中進行，并不消耗實際生產所需的物理材料.減少了材料浪費和刀具磨損。

　　(4)提高企業柔性生產能力，增強企業決策準確性。決策者可以在虛擬制造中了解產品性能、制造成本、生產進度等信息.有助于決策者把握利潤與風險之間的平衡.

　　虛擬制造的關鍵技術

　　虛擬制造涉及的技術領域十分廣泛.從其軟件實現和人機接口而言.虛擬制造的實現在很大程度上取決于虛擬現實技術的發展，這其中包括計算機圖形學技術、傳感器技術、系統集成技術等。從制造技術的角度講可將虛擬制造技術的體系結構分為以下3大主體技術群。即建模技術群、仿真技術群、控制技術群.虛擬制造技術研討會上將其進一步細化為13個技術領域和44項技術。

　　虛擬現實技術

　　“虛擬現實”(VR)，的概念是20世紀80年代初美國公司的創建人之一提出來的，他認為。虛擬現實意味著”用電子計算機合成的人工世界。“虛擬現實強調”身臨其境”的感覺。人們可以在虛擬環境中看、聽、觸摸、操作物體，如同在現實環境中一樣，希望以一種“自然”的方式與虛擬環境進行交互.虛擬現實覆蓋人類感知世界的多重信息通道，通過計算機把視覺、聽覺、觸覺、味覺等多種信息合成并提示給人的感覺器官.從而把人、現實世界和虛擬空間結合起來。融為一體相互間進行信息的交流與反饋，各種VR裝置是人們與虛擬環境進行交互的媒介。

　　好的VR裝置可以使用戶體驗到很高的“沉浸度”.

　　裝置的發展離不開傳感器技術，視覺、聽覺、嗅覺、味覺，觸覺等都可以通過傳感器進行模擬。虛擬現實中經常用到的裝置有數據手套、頭盔、六自由度鼠標、力反饋器、空間位置傳感器等。

　　一個VR裝置上通常會有多個至數十個傳感器.以數據手套為例，它可以完成對手指關節彎曲度和手指開合情況的測量.將手的姿態和動作傳遞給計算機，讓計算機做出正確的反應。并通過手套上的力學反饋裝置與手產生真實的接觸和受力感覺.使用戶在抓取、松開物體以及操縱虛擬機器等時有真實的感受。

　　建模技術

　　根據虛擬制造模型的層次不同，可將模型分為產品級、車問級和企業級。產品級模型指制造過程中各類實體對象模型的集合，包括產品模型和工藝模型等。產品模型中除了包含必備的幾何、形狀、公差等靜態信息以外，還必須能夠通過映射、抽象等方法提取出制造過程中所需的動態信息。

　　(1)模型是將工藝參數與影響制造功能的產品設計屬性聯系起來.以反應生產模型與產品模型間的交互作用。工藝模型必須包括以下功能物理和數學模型、統計模型、計算機工藝仿真、制造數據表和制造規則。

　　(2)車間級模型車間模型包括設備模型、車問布局模型、生產調度模型、制造過程模型、過程監控模型等。車間級模型中包括虛擬制造到實際制造之間的映射關系。

　　(3)企業級模型包括經營決策、生產決策、產品決策，以及決策評價、市場預測、成本分析、效益風險評估等。

　　仿真技術

　　仿真過程是實際的物理過程在計算機中的實現，進行優化。根據虛擬制造的著重點不同.可將仿真分為產品性能仿真，生產規劃仿真、實際制造過程仿真等。產品性能仿真包括運用各種軟件對產品的機械性能、動力學性能、熱力學性能等進行模擬。生產規劃仿真可以對車問不同的生產規劃進行仿真。實際制造過程仿真包括數控機床的NC代碼仿真.沖壓過程、澆注過程、焊接過程、切削過程等的仿真。仿真結果可以用生產規劃、檢驗產品可制造性。

　　控制技術

　　控制技術指建模過程、仿真過程所用到的各種管理、組織與控制的技術和方法。包括模型部件的組織、調度策略及交換技術.仿真過程的工作流程與信息流程控制成本估計技術，動態分布式協作模型的集成技術沖突求解及基于仿真的推理技術模型及仿真結果的驗證和確認技術。面向產品開發過程的組織與管理等問題的研究等。

　　結束語

　　虛擬制造技術是信息化制造的重要技術之一.實現虛擬制造需要強有力的技術支撐.虛擬制造技術的應廂應結合我國制造業自身的特點.在吸收國外成熟經驗的基礎上大膽創新.形成特色發展。可以預言.隨著我國對虛擬制造技術研究的深入，其廣泛的應用已為期不遠.終將成為一個現代化信息化制造企業的必由之路。