虚拟制造与网络制造课件

虚拟制造与网络制造虚拟制造与网络制造1一、绪论一、绪论2产生背景社会发展、科技进步、生活节奏加快市场瞬息万变，反应速度意味着商机制造业竞争重点的变迁规模60s成本70s质量80s速度90s产生背景社会发展、科技进步、生活节奏加快制造业竞争重点的变3产生背景全球经济一体化：全球制造网络、WTO制造产业信息化：电子商务、EDI电子数据交换

消费个性化：顾客化大生产产生背景全球经济一体化：全球制造网络、WTO4相关研究计划先进制造技术计划（美国）关键技术(制造)计划（美国）敏捷制造使能技术计划(TEAM)（美国）智能制造(IMS)技术国际合作计划（日本)制造2000年计划（德国）高级先进制造技术计划(G-7)（韩国）相关研究计划先进制造技术计划（美国）5最新研究进展利用虚拟制造技术，MD公司对MD-11型飞机压式空气门的再设计,使零件数减少36%，装配操作减少34%，重量减少107镑。美国国防先进研究工程机构创建了基于因特网的制造系统的敏捷基础结构。美国海军开发的集成制造数据环境系统中已采用美国Computervision公司研制的虚拟制造系统软件EPD.Connect。福特汽车公司的FordC3P集成系统，为公司的内给部门或其供应商提供了各种信息，使每年的成本下降了2亿多美元。波音公司的777客机，在IBM公司的计算机辅助三维交互式系统Catia的支持下，在虚拟制造环境中，由2200个工作站和8个大型机分布式处理大量数据，分别在美国、日本、巴西和澳大利亚等地生产的机身部件一次装配成功，偏差仅为0.3毫米。美国斯坦福大学快速制造实验室用SLS方法制成战斗直升飞机螺旋浆产品样件用于各种性能测试。美国的机电装备制造技术已进入微组装的新一代。最新研究进展利用虚拟制造技术，MD公司对MD-11型飞机压式6二、虚拟制造二、虚拟制造7虚拟制造的相关定义（1）日本Kimura：通过对制造知识进行系统化组织与分析，对整个制造过程建模，在计算机上进行设计评估和制造活动仿真。佛罗里达大学GloriaJ.Wiens：虚拟制造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。虚拟制造的相关定义（1）日本Kimura：通过对制造知识进8虚拟制造的相关定义（2）美国空军Wright实验室：虚拟制造是仿真、建模和分析技术及工具的综合应用，以增强各层设计制造和生产决策与控制的能力。Marinov：虚拟制造是一个系统，在这个系统中，制造对象、过程、活动和准则的抽象原型被建立在基于计算机的环境中，以增强制造过程的一个或多个方面的属性。虚拟制造的相关定义（2）美国空军Wright实验室：虚拟制9虚拟制造的相关定义（3）马里兰大学EdwardLin：虚拟制造是一个用于增强各级决策与控制的一体化的、综合性的制造环境。清华大学肖田元：虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上实现产品开发、制造，以及管理与控制等制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟制造的相关定义（3）马里兰大学EdwardLin：虚10虚拟制造的定义一个在计算机网络及虚拟现实环境中完成的，利用制造系统各层次及不同侧面的数学模型，对包括设计、制造、管理和销售等各个环节的产品全生命周期的各种技术方案和技术策略进行评估和优化的综合过程。虚拟制造的定义一个在计算机网络及虚拟现实环境中完成的，利用制11虚拟制造技术的定义是一门以计算机仿真技术、制造系统与加工过程建模理论、VR技术、分布式计算理论、产品数据管理技术等为理论基础，研究如何在计算机网络环境及虚拟现实环境下，利用制造系统各层次及各环节的数字模型，完成制造系统整个过程的计算与仿真的技术。虚拟制造技术的定义是一门以计算机仿真技术、制造系统与加工过程12虚拟制造系统的定义是一个在虚拟制造技术的指导下，在计算机网络和虚拟现实环境中建立起来的，具有集成、开放、分布、并行、人机交互等特点的，能够从产品生产全过程的高度来分析和解决制造系统各个环节的技术问题的软硬件系统。虚拟制造系统的定义是一个在虚拟制造技术的指导下，在计算机网络13虚拟制造的特点集成性反复性并行性人机交互性虚拟制造的特点集成性14虚拟制造与实际制造的关系

虚拟制造是对实际制造活动的抽象实际制造是虚拟制造的实例虚拟制造是一种更高层次上的计算机技术在设计、制造、管理等各个环节中的应用虚拟制造与实际制造的关系虚拟制造是对实际制造活动的抽象15以设计为中心的VM目标：1优化设计及优选工艺2加工方案评价产品设计概念以生产为中心的VM目标：1资源优化2选择评价工艺3验证新工艺供设计者参考的制造信息新产品模型新产品工艺产品制造信息工厂资源以控制为中心的VM目标：1优化车间控制2优化制造过程车间机床控制系统虚拟生产计划新工艺及对应的信息质量估计虚拟产品原型、成本估算CAD/CAM已有的模型和工艺日程模型逻辑模型过程模型成品模型参数虚拟制造的分类以设计为中心的VM目标：产品以生产为中心的VM目标：供设计者16虚拟制造的理论基础虚拟制造的理论基础建模理论仿真理论并行计算连续系统建模离散系统建模机理建模

辩识建模

神经网络建模

模糊神经网络建模

模糊建模

实体流图法活动周期图法Petri网法连续系统仿真离散系统仿真实时仿真事件调度法活动扫描法进程交互法点对点通信全局通信并行控制与任务组处理机拓扑并行I/O虚拟制造的理论基础虚拟制造的理论基础建模理论仿真理论并行计算17可视化交互建模体系结构模型说明语言运行参数实验VIM环境体系结构可视化参数分析可视化VIS环境体系结构交互式用户模型生成器模型说明模型分析模型转换结果可执行模型可视化交互建模体系结构模型说明语言运行参数实验VIM环境体系18虚拟制造的体系结构人机交互接口个性化用户界面通讯协议和数据交换标准(IGES、STEP等)网络及物理链路、硬件设备产品模型、数据、只是和规则基于COBRDA（DCOM）的分布集成框架虚拟设计平台虚拟加工平台虚拟控制平台界面层框架层应用层数据层协议层网络层虚拟制造的体系结构人机交互接口个性化用户界面通讯协议和数据交19虚拟制造的功能框图产品建模产品异地设计零部件分析优化快速原型生产工艺优化工具设计优化刀位控制参数优化刀位轨迹参数优化加工方案评估虚拟实验虚拟检测工艺模型验证产品模型实验：虚拟机床生产计划仿真优化虚拟生产布局虚拟设备集成虚拟装配虚拟生产平台服务器虚拟企业平台服务器企业协同工作环境企业虚拟运行企业运行仿真产品优化设计产品性能评价可制造性评价虚拟设计虚拟制造虚拟生产虚拟企业虚拟制造的功能框图产品建模产品异地设计零部件分析优化快速原型20运动学模型传感器输入运动系统其它输入力域温度域切削过程工件属性热力学模型刚度模型伺服模型精确模型机床系统切削系统结构系统NC

代码位移虚拟机床模型运动学模型传感器输入运动系统其它输入力域温度域切削过程热力学21输入\输出模块（NC系统功能界面）运动控制模块轴号匹配模块虚拟机床控制接口逻辑轴号、位置物理轴号、位置各轴位置数据、刀号、行号NC程序系统参数虚拟操作面板信息虚拟操作面板返回信息虚拟操作面板虚拟机床控制信息虚拟机床其它控制信息虚拟机床反馈信息虚拟数字控制子系统虚拟机床子系统虚拟机床反馈信息虚拟CNC系统体系结构输入\输出运动控制模块轴号虚拟机床控制接口逻辑轴号、位置物理22虚拟装配设计环境VADE基于虚拟现实的训练系统计算机辅助过程规划系统机器人路径规划系统专用的装配设备设计VADE环境CAD环境DFA分析确定的有穷自动机

轨迹信息序列信息部件几何特征属性及装配信息等轨迹及序列信息设计变化的建议虚拟装配设计环境VADE基于虚拟现实的训练系统计算机辅助过程23使能技术多通道交互

网络环境下知识获取与建库

基于VR的计算可视化

虚拟环境建模

产品建模

数据转换与处理

虚拟制造的使能技术使能技术多通道交互网络环境下知识获取与建库基于VR的计算24使能技术之一多通道交互技术虚拟现实设备的软硬件接口驱动技术

大面积纹理的可见性快速显示技术

信息与时间的同步技术

真实感渲染的三维图形加速技术

三维定位跟踪设备的定标技术

人像分离与多传感信息的融合技术

使能技术之一多通道交互技术虚拟现实设备的软硬件接口驱动技术25虚拟环境建模技术图像图形混合建模技术

场景预处理技术

虚拟声的生成与增强技术

多细节层次建模技术

智能化视区裁剪技术

基于图像的绘制技术

使能技术之二虚拟环境建模技术图像图形混合建模技术场景预处理技术虚拟声26产品建模技术零部件的物理建模方法

工程分析的有限元计算方法

工程分析结果的多准则图示方法基于物理的工程行为特征建模方法

工程对象的单元化划分方法

使能技术之三产品建模技术零部件的物理建模方法工程分析的有限元计算方法27数据转换与处理技术

数据文件格式转换技术

产品数据管理技术

使能技术之四数据转换与处理技术数据文件格式转换技术产品数据管理技术28网络环境下知识获取与建库技术

网络化异构知识与数据信息的统一表达

基于VR的产品设计与制造集成过程链

网络环境下虚拟产品数据与指令的传输与共享

分布式虚拟仿真节点的协同与自治

虚拟场景的快速漫游、绘制与网络传输

基于多Agent的虚拟企业信息重组与集成

使能技术之五网络环境下知识获取与建库技术网络化异构知识与数据信息的29

基于VR的科学计算可视化技术

多通道技术与可视化技术的映射机理与操纵方法

特征可视化与拓扑结构分析

基于VR的可视化与驾驭计算

分布式的计算与可视化环境的协同

使能技术之六基于VR的科学计算可视化技术多通道技术与可视化技术的映射30虚拟制造的关键技术关键技术虚拟设计与装配技术

虚拟实验技术虚拟生产技术

虚拟产品实现技术虚拟检测与评价技术虚拟纹理分析技术虚拟制造的关键技术关键技术虚拟设计与装配技术虚拟实验技术31关键技术之一虚拟设计与装配技术虚拟产品形状设计虚拟装配/拆卸设计与优化虚拟样机具有力觉的虚拟装配关键技术之一虚拟设计与装配技术虚拟产品形状设计虚拟装配/拆32虚拟产品实现技术基于表面质量分析的切削参数选择

远程机器人操作与监控虚拟测量技术关键技术之二虚拟加工虚拟产品实现技术基于表面质量分析的切削参数选择远程机器人操33虚拟检测与评价技术虚拟表面接触刚度分析基于应力的加工质量评价装配信息建模刀位轨迹检查及碰撞干涉检验工艺过程规划与仿真

关键技术之三虚拟检测与评价技术虚拟表面接触刚度分析基于应力的加工质量评34虚拟实验技术虚拟测试

虚拟样机的性能评价虚拟试验的运行平台

关键技术之四虚拟试验的物理建模虚拟实验技术虚拟测试虚拟样机的性能评价虚拟试验的运行平35虚拟生产技术虚拟生产线/车间实时三维布局基于VR的网络化分散制造仿真与评价

生产线/车间生产过程虚拟仿真关键技术之五虚拟生产技术虚拟生产线/车间实时三维布局基于VR的网络化36分布式虚拟制造虚拟制造中的多智能体体系结构多智能体系统与虚拟现实仿真分布式虚拟环境分布式虚拟制造虚拟制造中的多智能体体系结构37分布式虚拟制造的特点支持智能体的自主性和相对独立性，使其能够根据内部状态和外部消息事件控制自身的行为支持数据、过程以及通信设施的封装，使智能体有明确的边界、标识和引用的概念支持消息的通信，直接给出与通信意图有关的信息支持新的过程加入以及数据与通信信息修改的重组能力分布式虚拟制造的特点支持智能体的自主性和相对独立性，使其能38分布式虚拟制造的关键技术规模和功能可扩展的异构型软件结构自然的人-机交互技术网络通信和网络协议异构性分布式环境动态可扩展性安全性设施DVE系统与工具的开发分布式虚拟制造的关键技术规模和功能可扩展的异构型软件结构39三、网络制造三、网络制造40通过计算机网络组织起来的制造体系NetworkedManufacturingSystem网络制造NM通过计算机网络组织起来的制造体系网络制造NM41网络制造的定义基于虚拟现实、计算机网络、Multi-Agent等支撑技术，构筑网上虚拟企业，重组各种生产与制造资源，实现对异地产品设计和功能的仿真，进而快速生产出满足用户要求的产品的整个制造过程。网络制造的定义基于虚拟现实、计算机网络、Mu42网络制造的主要特点快速响应市场变化资源的充分利用稳定和提高产品质量减小企业风险网络制造的主要特点快速响应市场变化43市场竞争的新要求对市场需求的快速反应各种资源的集成与共享各种资源的合理利用基于网络的信息获取与融合网络技术创新机制虚拟现实信息技术设计与制造系统与过程网络化制造制造业的发展必然市场竞争的新要求对市场需求的快速反应各种资源的集成与共享各种44网络制造提高快速反应能力现有制造资源的快速调集与充分利用制造企业快速重组、动态联盟、虚拟企业并行工程与虚拟制造的跨时空性分担基础设施建设费用、减少商务风险减少产品投放市场所需时间增加市场占有份额、快速进入市场网络制造提高快速反应能力现有制造资源的快速调集与充分利用45网络制造的支撑技术网络通讯技术并行工程虚拟现实技术数控技术现代检测与信息融合技术快速成形技术激光技术网络制造的支撑技术网络通讯技术46网络制造的理论模型基究础研研发机构网管中心制造企业制造企业制造企业制造企业远控程监网计上设企作业协享资共源制断造诊互联网互联网网络制造的理论模型基究础研研发机构网管中心制造企业制造企业制47网络制造的功能模型网络制造系统平台资源共享网上设计网上制造网上仿真远程监控远程诊断信息发布远程教育研发机构、企业间的科研协作与网上制造网络制造的功能模型网络制造系统平台资源网上网上网上远程远程信48网络制造的体系结构快速原型产品产品仿真Internet/Intranet决策支持系统虚拟现实系统设计系统快速成型系统*工艺计划*相关机床*材料CAPP系统*机床*材料*CNC，MC，FMSCAM系统*定单*查询*检索顾客服务系统*功能分析*质量评价*成本与价格最终产品数据库制造企业研究机构研究人员动态选择动态选择制造企业研究机构研究人员网络制造的体系结构快速原型产品产品仿真Internet/In49Internet市场机遇机遇1机遇2机遇n企业网络成员企业虚拟企业1虚拟企业2虚拟企业3分布式虚拟制造企业网络Internet市场机遇机遇1机遇2机遇n企业网络成员企业虚50动态联盟决策的过程模型组织学习3.期望收益的净现值6.基于净利润的选择文化7.目标风险8.风险评估政府目标一致相互吸引共同的危机外部激励联盟障碍1.问题定义2.解决方案的确定和合作机会的认知4.交易成本及其它成本的期望净现值5.额外的风险补偿费用9.联盟治理机制动态联盟决策的过程模型组织学习3.期望收益的净现值6.基51网络制造的基本内涵网上产品快速设计与制造系统（网上制造车间）快速制造基础理论CAD/CAM一体化技术智能监控与诊断技术快速制造生产模式虚拟设计与制造技术开放式制造自动化技术网络制造技术网络制造的基本内涵网上产品快速设计与制造系统快速制造基础理论52主要内容之一快速制造基础理论开放式体系结构建模、调度与优化海量制造信息的存储规范与管理多智能体与自组织的理论与方法几何信息表示方法与几何推理体系制造知识的表征、获取与传递制造过程中的可负担性分析方法主要内容之一快速制造基础理论开放式体系结构建模、调度与优化海53主要内容之二快速制造生产模式网络化组织结构ERP系统企业敏捷性和柔性的测度和评价方法资源快速有效集成技术互联网环境下的数据信息模式与管理方法主要内容之二快速制造生产模式网络化组织结构ERP系统企业敏捷54主要内容之三虚拟设计与制造技术虚拟制造建模技术虚拟制造信息交换技术虚拟制造仿真技术产品可装配性评价技术远程产品快速反应制造的虚拟制造系统产品可制造性评价技术主要内容之三虚拟设计与制造技术虚拟制造建模技术虚拟制造信息交55主要内容之四网络制造技术基于网络的动态联盟异地协同设计制造过程监控分布式智能管理及安全防范机制设计/制造过程的网络集成异地协同设计制造系统异地分布式作业调度主要内容之四网络制造技术基于网络的动态联盟异地协同设计制造过56主要内容之五CAD/CAM一体化技术产品统一建模技术关键部件智能选型系统基于PDM的CAPP系统并行设计/制造集成技术快速产品三维形体设计系统产品结构/制造/装配性能的综合分析系统快速产品结构设计系统主要内容之五CAD/CAM一体化技术产品统一建模技术关键部件57主要内容之六开放式制造自动化技术分布式协同处理的制造自动化体系结构人机智能的柔性交互制造系统自组织技术异构设备集成工艺数据的更新和修改制造组织动态联盟主要内容之六开放式制造自动化技术分布式协同处理的制造自动化体58主要内容之七远程监控与诊断技术新型传感器的开发虚拟仪器系统多传感器信息融合分布式智能检测与监控远程监控与诊断系统智能运动控制系统主要内容之七远程监控与诊断技术新型传感器的开发虚拟仪器系统多59四、应用四、应用60福特汽车公司的数字原型件福特汽车公司的数字原型件61汽车内部的三维实体图汽车内部的三维实体图62汽车外型的三维实体图汽车外型的三维实体图63波音777飞机数字化装配波音777飞机数字化装配64广州珠江钢厂布局虚拟原型广州珠江钢厂布局虚拟原型65生产线可视化仿真生产线可视化仿真66虚拟自动生产线虚拟自动生产线67人体工程学分析环境人体工程学分析环境68VR中反铲装载车试验模型VR中反铲装载车试验模型69虚拟装配的模型及装配过程虚拟装配的模型及装配过程70机床运动过程仿真机床运动过程仿真71机床加工过程仿真机床加工过程仿真72机床加工过程仿真机床加工过程仿真73金属充型过程的仿真金属充型过程的仿真74铸件凝固过程的仿真铸件凝固过程的仿真75基于网络的加工过程仿真主用户虚拟加工单元

从用户虚拟加工单元基于网络的加工过程仿真主用户虚拟加工单元从用户虚拟加工单元76基于网络的VM培训系统基于网络的VM培训系统77虚拟制造与网络制造虚拟制造与网络制造78一、绪论一、绪论79产生背景社会发展、科技进步、生活节奏加快市场瞬息万变，反应速度意味着商机制造业竞争重点的变迁规模60s成本70s质量80s速度90s产生背景社会发展、科技进步、生活节奏加快制造业竞争重点的变80产生背景全球经济一体化：全球制造网络、WTO制造产业信息化：电子商务、EDI电子数据交换

消费个性化：顾客化大生产产生背景全球经济一体化：全球制造网络、WTO81相关研究计划先进制造技术计划（美国）关键技术(制造)计划（美国）敏捷制造使能技术计划(TEAM)（美国）智能制造(IMS)技术国际合作计划（日本)制造2000年计划（德国）高级先进制造技术计划(G-7)（韩国）相关研究计划先进制造技术计划（美国）82最新研究进展利用虚拟制造技术，MD公司对MD-11型飞机压式空气门的再设计,使零件数减少36%，装配操作减少34%，重量减少107镑。美国国防先进研究工程机构创建了基于因特网的制造系统的敏捷基础结构。美国海军开发的集成制造数据环境系统中已采用美国Computervision公司研制的虚拟制造系统软件EPD.Connect。福特汽车公司的FordC3P集成系统，为公司的内给部门或其供应商提供了各种信息，使每年的成本下降了2亿多美元。波音公司的777客机，在IBM公司的计算机辅助三维交互式系统Catia的支持下，在虚拟制造环境中，由2200个工作站和8个大型机分布式处理大量数据，分别在美国、日本、巴西和澳大利亚等地生产的机身部件一次装配成功，偏差仅为0.3毫米。美国斯坦福大学快速制造实验室用SLS方法制成战斗直升飞机螺旋浆产品样件用于各种性能测试。美国的机电装备制造技术已进入微组装的新一代。最新研究进展利用虚拟制造技术，MD公司对MD-11型飞机压式83二、虚拟制造二、虚拟制造84虚拟制造的相关定义（1）日本Kimura：通过对制造知识进行系统化组织与分析，对整个制造过程建模，在计算机上进行设计评估和制造活动仿真。佛罗里达大学GloriaJ.Wiens：虚拟制造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。虚拟制造的相关定义（1）日本Kimura：通过对制造知识进85虚拟制造的相关定义（2）美国空军Wright实验室：虚拟制造是仿真、建模和分析技术及工具的综合应用，以增强各层设计制造和生产决策与控制的能力。Marinov：虚拟制造是一个系统，在这个系统中，制造对象、过程、活动和准则的抽象原型被建立在基于计算机的环境中，以增强制造过程的一个或多个方面的属性。虚拟制造的相关定义（2）美国空军Wright实验室：虚拟制86虚拟制造的相关定义（3）马里兰大学EdwardLin：虚拟制造是一个用于增强各级决策与控制的一体化的、综合性的制造环境。清华大学肖田元：虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上实现产品开发、制造，以及管理与控制等制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟制造的相关定义（3）马里兰大学EdwardLin：虚87虚拟制造的定义一个在计算机网络及虚拟现实环境中完成的，利用制造系统各层次及不同侧面的数学模型，对包括设计、制造、管理和销售等各个环节的产品全生命周期的各种技术方案和技术策略进行评估和优化的综合过程。虚拟制造的定义一个在计算机网络及虚拟现实环境中完成的，利用制88虚拟制造技术的定义是一门以计算机仿真技术、制造系统与加工过程建模理论、VR技术、分布式计算理论、产品数据管理技术等为理论基础，研究如何在计算机网络环境及虚拟现实环境下，利用制造系统各层次及各环节的数字模型，完成制造系统整个过程的计算与仿真的技术。虚拟制造技术的定义是一门以计算机仿真技术、制造系统与加工过程89虚拟制造系统的定义是一个在虚拟制造技术的指导下，在计算机网络和虚拟现实环境中建立起来的，具有集成、开放、分布、并行、人机交互等特点的，能够从产品生产全过程的高度来分析和解决制造系统各个环节的技术问题的软硬件系统。虚拟制造系统的定义是一个在虚拟制造技术的指导下，在计算机网络90虚拟制造的特点集成性反复性并行性人机交互性虚拟制造的特点集成性91虚拟制造与实际制造的关系

虚拟制造是对实际制造活动的抽象实际制造是虚拟制造的实例虚拟制造是一种更高层次上的计算机技术在设计、制造、管理等各个环节中的应用虚拟制造与实际制造的关系虚拟制造是对实际制造活动的抽象92以设计为中心的VM目标：1优化设计及优选工艺2加工方案评价产品设计概念以生产为中心的VM目标：1资源优化2选择评价工艺3验证新工艺供设计者参考的制造信息新产品模型新产品工艺产品制造信息工厂资源以控制为中心的VM目标：1优化车间控制2优化制造过程车间机床控制系统虚拟生产计划新工艺及对应的信息质量估计虚拟产品原型、成本估算CAD/CAM已有的模型和工艺日程模型逻辑模型过程模型成品模型参数虚拟制造的分类以设计为中心的VM目标：产品以生产为中心的VM目标：供设计者93虚拟制造的理论基础虚拟制造的理论基础建模理论仿真理论并行计算连续系统建模离散系统建模机理建模

辩识建模

神经网络建模

模糊神经网络建模

模糊建模

实体流图法活动周期图法Petri网法连续系统仿真离散系统仿真实时仿真事件调度法活动扫描法进程交互法点对点通信全局通信并行控制与任务组处理机拓扑并行I/O虚拟制造的理论基础虚拟制造的理论基础建模理论仿真理论并行计算94可视化交互建模体系结构模型说明语言运行参数实验VIM环境体系结构可视化参数分析可视化VIS环境体系结构交互式用户模型生成器模型说明模型分析模型转换结果可执行模型可视化交互建模体系结构模型说明语言运行参数实验VIM环境体系95虚拟制造的体系结构人机交互接口个性化用户界面通讯协议和数据交换标准(IGES、STEP等)网络及物理链路、硬件设备产品模型、数据、只是和规则基于COBRDA（DCOM）的分布集成框架虚拟设计平台虚拟加工平台虚拟控制平台界面层框架层应用层数据层协议层网络层虚拟制造的体系结构人机交互接口个性化用户界面通讯协议和数据交96虚拟制造的功能框图产品建模产品异地设计零部件分析优化快速原型生产工艺优化工具设计优化刀位控制参数优化刀位轨迹参数优化加工方案评估虚拟实验虚拟检测工艺模型验证产品模型实验：虚拟机床生产计划仿真优化虚拟生产布局虚拟设备集成虚拟装配虚拟生产平台服务器虚拟企业平台服务器企业协同工作环境企业虚拟运行企业运行仿真产品优化设计产品性能评价可制造性评价虚拟设计虚拟制造虚拟生产虚拟企业虚拟制造的功能框图产品建模产品异地设计零部件分析优化快速原型97运动学模型传感器输入运动系统其它输入力域温度域切削过程工件属性热力学模型刚度模型伺服模型精确模型机床系统切削系统结构系统NC

代码位移虚拟机床模型运动学模型传感器输入运动系统其它输入力域温度域切削过程热力学98输入\输出模块（NC系统功能界面）运动控制模块轴号匹配模块虚拟机床控制接口逻辑轴号、位置物理轴号、位置各轴位置数据、刀号、行号NC程序系统参数虚拟操作面板信息虚拟操作面板返回信息虚拟操作面板虚拟机床控制信息虚拟机床其它控制信息虚拟机床反馈信息虚拟数字控制子系统虚拟机床子系统虚拟机床反馈信息虚拟CNC系统体系结构输入\输出运动控制模块轴号虚拟机床控制接口逻辑轴号、位置物理99虚拟装配设计环境VADE基于虚拟现实的训练系统计算机辅助过程规划系统机器人路径规划系统专用的装配设备设计VADE环境CAD环境DFA分析确定的有穷自动机

轨迹信息序列信息部件几何特征属性及装配信息等轨迹及序列信息设计变化的建议虚拟装配设计环境VADE基于虚拟现实的训练系统计算机辅助过程100使能技术多通道交互

网络环境下知识获取与建库

基于VR的计算可视化

虚拟环境建模

产品建模

数据转换与处理

虚拟制造的使能技术使能技术多通道交互网络环境下知识获取与建库基于VR的计算101使能技术之一多通道交互技术虚拟现实设备的软硬件接口驱动技术

大面积纹理的可见性快速显示技术

信息与时间的同步技术

真实感渲染的三维图形加速技术

三维定位跟踪设备的定标技术

人像分离与多传感信息的融合技术

使能技术之一多通道交互技术虚拟现实设备的软硬件接口驱动技术102虚拟环境建模技术图像图形混合建模技术

场景预处理技术

虚拟声的生成与增强技术

多细节层次建模技术

智能化视区裁剪技术

基于图像的绘制技术

使能技术之二虚拟环境建模技术图像图形混合建模技术场景预处理技术虚拟声103产品建模技术零部件的物理建模方法

工程分析的有限元计算方法

工程分析结果的多准则图示方法基于物理的工程行为特征建模方法

工程对象的单元化划分方法

使能技术之三产品建模技术零部件的物理建模方法工程分析的有限元计算方法104数据转换与处理技术

数据文件格式转换技术

产品数据管理技术

使能技术之四数据转换与处理技术数据文件格式转换技术产品数据管理技术105网络环境下知识获取与建库技术

网络化异构知识与数据信息的统一表达

基于VR的产品设计与制造集成过程链

网络环境下虚拟产品数据与指令的传输与共享

分布式虚拟仿真节点的协同与自治

虚拟场景的快速漫游、绘制与网络传输

基于多Agent的虚拟企业信息重组与集成

使能技术之五网络环境下知识获取与建库技术网络化异构知识与数据信息的106

基于VR的科学计算可视化技术

多通道技术与可视化技术的映射机理与操纵方法

特征可视化与拓扑结构分析

基于VR的可视化与驾驭计算

分布式的计算与可视化环境的协同

使能技术之六基于VR的科学计算可视化技术多通道技术与可视化技术的映射107虚拟制造的关键技术关键技术虚拟设计与装配技术

虚拟实验技术虚拟生产技术

虚拟产品实现技术虚拟检测与评价技术虚拟纹理分析技术虚拟制造的关键技术关键技术虚拟设计与装配技术虚拟实验技术108关键技术之一虚拟设计与装配技术虚拟产品形状设计虚拟装配/拆卸设计与优化虚拟样机具有力觉的虚拟装配关键技术之一虚拟设计与装配技术虚拟产品形状设计虚拟装配/拆109虚拟产品实现技术基于表面质量分析的切削参数选择

远程机器人操作与监控虚拟测量技术关键技术之二虚拟加工虚拟产品实现技术基于表面质量分析的切削参数选择远程机器人操110虚拟检测与评价技术虚拟表面接触刚度分析基于应力的加工质量评价装配信息建模刀位轨迹检查及碰撞干涉检验工艺过程规划与仿真

关键技术之三虚拟检测与评价技术虚拟表面接触刚度分析基于应力的加工质量评111虚拟实验技术虚拟测试

虚拟样机的性能评价虚拟试验的运行平台

关键技术之四虚拟试验的物理建模虚拟实验技术虚拟测试虚拟样机的性能评价虚拟试验的运行平112虚拟生产技术虚拟生产线/车间实时三维布局基于VR的网络化分散制造仿真与评价

生产线/车间生产过程虚拟仿真关键技术之五虚拟生产技术虚拟生产线/车间实时三维布局基于VR的网络化113分布式虚拟制造虚拟制造中的多智能体体系结构多智能体系统与虚拟现实仿真分布式虚拟环境分布式虚拟制造虚拟制造中的多智能体体系结构114分布式虚拟制造的特点支持智能体的自主性和相对独立性，使其能够根据内部状态和外部消息事件控制自身的行为支持数据、过程以及通信设施的封装，使智能体有明确的边界、标识和引用的概念支持消息的通信，直接给出与通信意图有关的信息支持新的过程加入以及数据与通信信息修改的重组能力分布式虚拟制造的特点支持智能体的自主性和相对独立性，使其能115分布式虚拟制造的关键技术规模和功能可扩展的异构型软件结构自然的人-机交互技术网络通信和网络协议异构性分布式环境动态可扩展性安全性设施DVE系统与工具的开发分布式虚拟制造的关键技术规模和功能可扩展的异构型软件结构116三、网络制造三、网络制造117通过计算机网络组织起来的制造体系NetworkedManufacturingSystem网络制造NM通过计算机网络组织起来的制造体系网络制造NM118网络制造的定义基于虚拟现实、计算机网络、Multi-Agent等支撑技术，构筑网上虚拟企业，重组各种生产与制造资源，实现对异地产品设计和功能的仿真，进而快速生产出满足用户要求的产品的整个制造过程。网络制造的定义基于虚拟现实、计算机网络、Mu119网络制造的主要特点快速响应市场变化资源的充分利用稳定和提高产品质量减小企业风险网络制造的主要特点快速响应市场变化120市场竞争的新要求对市场需求的快速反应各种资源的集成与共享各种资源的合理利用基于网络的信息获取与融合网络技术创新机制虚拟现实信息技术设计与制造系统与过程网络化制造制造业的发展必然市场竞争的新要求对市场需求的快速反应各种资源的集成与共享各种121网络制造提高快速反应能力现有制造资源的快速调集与充分利用制造企业快速重组、动态联盟、虚拟企业并行工程与虚拟制造的跨时空性分担基础设施建设费用、减少商务风险减少产品投放市场所需时间增加市场占有份额、快速进入市场网络制造提高快速反应能力现有制造资源的快速调集与充分利用122网络制造的支撑技术网络通讯技术并行工程虚拟现实技术数控技术现代检测与信息融合技术快速成形技术激光技术网络制造的支撑技术网络通讯技术123网络制造的理论模型基究础研研发机构网管中心制造企业制造企业制造企业制造企业远控程监网计上设企作业协享资共源制断造诊互联网互联网网络制造的理论模型基究础研研发机构网管中心制造企业制造企业制124网络制造的功能模型网络制造系统平台资源共享网上设计网上制造网上仿真远程监控远程诊断信息发布远程教育研发机构、企业间的科研协作与网上制造网络制造的功能模型网络制造系统平台资源网上网上网上远程远程信125网络制造的体系结构快速原型产品产品仿真Internet/Intranet决策支持系统虚拟现实系统设计系统快速成型系统*工艺计划*相关机床*材料CAPP系统*机床*材料*CNC，MC，FMSCAM系统*定单*查询*检索顾客服务系统*功能分析*质量评价*成本与价格最终产品数据库制造企业研究机构研究人员动态选择动态选择制造企业研究机构研究人员网络制造的体系结构快速原型产品产品仿真Internet/In126Internet市场机遇机遇1机遇2机遇n企业网络成员企业虚拟企业1虚拟企业2虚拟企业3分布式虚拟制造企业网络Internet市场机遇机遇1机遇2机遇n企业网络成员企业虚127动态联盟决策的过程模型