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二級注冊計量師考試專業(yè)實務(wù)案例分析

第五章 擬實制造優(yōu)點及存在的問題

對大多數(shù)企業(yè)來說，還僅僅只有單元技術(shù)，沒有達(dá)到實現(xiàn)階段。因此，擬實制造對很多工業(yè)部門來說仍處于醞釀階段。美國Sandia國家實驗室、國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所（NIST）及美國自然科學(xué)基金會支持的幾個大學(xué)和企業(yè)聯(lián)合研究中心正在進(jìn)行擬實制造的各種單元技術(shù)及開發(fā)方面的高級研究工作。擬實制造在改變制造設(shè)施中既有很多優(yōu)點，也有危險與挑戰(zhàn)，必須謹(jǐn)慎從事。

擬實制造的優(yōu)點有：

·節(jié)省成本。

·在設(shè)計中可實現(xiàn)及時反饋。

·以軟件方式進(jìn)行產(chǎn)品和制造過程的設(shè)計及測試。

·縮短產(chǎn)品的上市時間?？s短一年可降低開發(fā)成本25%、投資成本20%和產(chǎn)品直接成本2%。

·實現(xiàn)無紙加工及過程的全程追蹤，并可實現(xiàn)自動建檔。

·可在計算機(jī)屏幕上進(jìn)行修改及復(fù)制。

·可模仿進(jìn)入車間加工過程的一切事情，從單元模型到物料運輸系統(tǒng)的建立、測試及修改。

·增進(jìn)對制造過程及系統(tǒng)的進(jìn)一步了解。

擬實制造的危險及挑戰(zhàn)，諸如：

·軟件工程師不懂系統(tǒng)的機(jī)械和物理性質(zhì)以及系統(tǒng)的限制。

·軟件工程師不懂他們所規(guī)劃或優(yōu)化的真實過程中的困難及特定裝置的操作方法。

·程序員或用戶不懂得軟件的限制或術(shù)語。

·裝置工程師們處于上述二者之間，試圖搞懂在擬實制造方面合作者的語言、假設(shè)及邏輯。

·壓縮制造過程的開發(fā)時間是特別難處理的事情。

·對軟件需要開發(fā)測試、驗證算法及過程，目前對電子原型系統(tǒng)的魯棒性還一無所知。

·由于產(chǎn)品實現(xiàn)過程的并行性質(zhì)，可能損失掉原先采用傳統(tǒng)方法得到的原型機(jī)的知識。

·其它來自擬實合作方面的問題。

第六章 虛擬現(xiàn)實及增擴(kuò)現(xiàn)實技術(shù)在擬實制造中的應(yīng)用

在擬實制造中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已成為仿真系統(tǒng)發(fā)展中的一個新方向。在這個環(huán)境中，用戶及制造工程師們通過各種虛擬現(xiàn)實工具可以實時地與對象進(jìn)行各種交互。Deneb機(jī)器人公司的總裁Robert Brown認(rèn)為，今天美國制造業(yè)之所以應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，主要是為了實現(xiàn)下列需求：

·基于仿真的設(shè)計 應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以在計算機(jī)上考核一個產(chǎn)品在各種場合中應(yīng)用的性能，并考核系統(tǒng)之間的相互依賴性。例如：基于空氣動力學(xué)，是在計算機(jī)上研究飛機(jī)在各種條件下的飛行性能；基于水動力學(xué)，是在計算機(jī)上研究設(shè)計好的潛艇的性能等。

·擬實原型 在一個產(chǎn)品的實現(xiàn)過程中，做原型是一個必經(jīng)的階段，而不做原型或少做原型，將是大大加快這一過程及減少開發(fā)費用的有力措施。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在計算機(jī)上"制造"原型，我們稱之為擬實原型。利用擬實原型我們可以對復(fù)雜系統(tǒng)在三維環(huán)境中進(jìn)行考核與驗證，可以對各種不同方案的原型進(jìn)行試驗、比較。

·并行工程 利用虛擬現(xiàn)實可在設(shè)計完成前，同時完成對不同加工方案的篩選、比較，并可確定車間的布置、物流及成本、周轉(zhuǎn)時間、單元成本、所需資金及安裝場所等。

·任務(wù)規(guī)劃 可以實現(xiàn)快速原型及考核概念設(shè)計、機(jī)器人的離線編程等。

·訓(xùn)練 可以進(jìn)行設(shè)備的操作訓(xùn)練，各種運載設(shè)備投放前的預(yù)先訓(xùn)練及維修訓(xùn)練等。2012年注冊計量師考試

·人-機(jī)工程分析 可以使用戶預(yù)先考核設(shè)計，確定運轉(zhuǎn)周期和概念的可行性，考核提升能力、每小時產(chǎn)生的熱量及姿態(tài)問題等。

綜上所述，采用虛擬現(xiàn)實能增強(qiáng)企業(yè)的設(shè)計、分析、制造、訓(xùn)練及適應(yīng)市場的能力，從而可以增加生產(chǎn)率，改進(jìn)產(chǎn)品及加工過程的質(zhì)量，降低成本，改進(jìn)可靠性并能快速投放市場等。因此，今天虛擬現(xiàn)實已成為一個企業(yè)的戰(zhàn)略性工具，各種公司紛紛采用虛擬現(xiàn)實來增強(qiáng)其競爭力。

第七章 發(fā)展擬實制造的意義

各種先進(jìn)制造技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)、彼此交叉的，他們都離不開計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)的支持，從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會的需要是它們的共同特點。下面簡單介紹虛擬制造技術(shù)與其它先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系：

（1）敏捷制造（Agile Manufacturing）與虛擬制造技術(shù)：敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來增強(qiáng)整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應(yīng)，以滿足用戶的需要。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)的。2012年二級注冊計量師考試

（2）綠色制造與虛擬制造技術(shù)：綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響（負(fù)作用）最小，資源的使用效率最高。綠色制造的提出是人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)境保護(hù)的必然選擇，發(fā)展不能以環(huán)境污染為代價，國際制造業(yè)的實踐表明，通過改進(jìn)整個制造工藝來減少廢棄物，要比處理工廠處理已經(jīng)排放的廢棄物大大節(jié)省開支，因此，當(dāng)綠色制造發(fā)展到一定階段時，在虛擬制造技術(shù)中必定要集成綠色制造這一部分。

（3）精益生產(chǎn)（Lean Production）與虛擬制造技術(shù)：精益生產(chǎn)要求簡化生產(chǎn)過程，減少信息量，消除過分臃腫的生產(chǎn)組織，使產(chǎn)品及其生產(chǎn)過程盡可能地簡化和標(biāo)準(zhǔn)化。這樣做的結(jié)果對虛擬制造的建模仿真是十分有利的，即現(xiàn)實生產(chǎn)過程越簡化則虛擬制造實現(xiàn)起來就越容易。精益生產(chǎn)的核心是準(zhǔn)時化生產(chǎn)和成組技術(shù)。實行精益生產(chǎn)為虛擬制造的實現(xiàn)創(chuàng)造了有利條件，長春一汽在這方面走在了前面。

隨著擬實制造的發(fā)展，將為工程師們提供一個從產(chǎn)品的概念形成、設(shè)計、制造到實現(xiàn)的全過程三維可視及交互的環(huán)境；它將促使實現(xiàn)制造驅(qū)動設(shè)計，要求設(shè)計者在設(shè)計階段把一個產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計、制造統(tǒng)統(tǒng)考慮好。目前，電子類產(chǎn)品，特別是大規(guī)模集成電路，相對地比機(jī)械類產(chǎn)品簡單，制造過程具有通用性，發(fā)展得較成熟；機(jī)械類產(chǎn)品相對較復(fù)雜，進(jìn)展得較慢。另外，擬實制造的實現(xiàn)是建筑在一個企業(yè)內(nèi)外實行計算機(jī)集成基礎(chǔ)上的，只有在大范圍采用計算機(jī)集成后，才能有效地實行擬實制造，并在此基礎(chǔ)上過渡到敏捷制造時代。因此，今天我們在大范圍內(nèi)推廣CIMS的應(yīng)用，是有很深遠(yuǎn)的歷史意義的。它將為我國實現(xiàn)跳躍式發(fā)展，打下堅實的基礎(chǔ)。

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