虚拟制造技术的定义篇1

关键词：虚拟制造；模具；教学

中图分类号：TG76文献标识码：A

模具专业在实际教学中的开设与发展，经历了十多年的完善与改革，始终贯穿从"制件到制件"的项目教学理念，这种项目教学法虽能够制造出模具，但投入较大，制造周期较长，学生在学习模具中品种单一，不能全面掌握模具知识。而随着企业对模具专业人员要求的水平逐年在提高，这样就对模具专业教学提出了严峻的挑战。因此，必须加快模具教学改革的步伐，利用先进的教学设施和合理的教学方法，制定出模具教学的新思路。打破传统的教学模式，以培养出高质量的模具专业技术人员。

针对模具的教学改革，依据多年在模具教学中的经验，提出了将先进的虚拟制造技术应用于模具教学中，此方法的应用克服了以前学生只停留在对模具的简单认识上。他们可以通过虚拟仿真观察、了解、学习到诸多模具内部细节以及其工作过程，对模具的体会认识更加深刻，更具有直观性、趣味性。同时也避免了模具在实际制造中周期长，需要的设备多、投入大、品种单一等诸多因素。

1、虚拟制造与现代模具的关系

虚拟制造技术是一项新的制造技术，它以仿真技术、信息技术，虚拟现实为支撑，对产品设计、工艺、加工、制造等过程统一建模，资源共享。在产品设计及模具设计过程中，模拟出未来产品制造带来的一切不良影响及后果，通过这些虚拟的不良影响及后果及时的加以改进，从而更有效，更经济，更柔性地组织开发产品与生产，以达到成本最小化，产品最优化，生产效果更高化。

2、虚拟制造技术在模具教学中的引入

鉴于以上虚拟制造技术与模具制造技术结合的诸多优点，如何在教学中提高模具教学水平，培养高质量的具有丰富模具知识的专业人才--虚拟制造技术为模具教学搭建了一个良好的教学平台。就是用计算机实现模具教学三维动态多媒体仿真，用现代化教学手段，通过网络使学生直观看到制件及模具内部结构，制件形成过程，模具装配过程及工作过程。用一个虚拟情景，在计算机上实现模具设计制造、装配、成型、试模以及修模的模具制造全过程。

3、虚拟制造技术在模具教学中的运用与实施

1）运用虚拟制造技术对模具产品进行三维设计

虚拟设计能充分利用现有的CAD软件、基于特征设计的设计平台，较好地面向制造设计、装配设计的设计思想。使产品设计完全在三维模型上进行，形象直观，在形象的外观漫游中可实现不同的风格。同时利用单一数据库可及早发现设计上存在的问题，及时的加以修复和完善，避免了下一环节错误实施。通过CAD对三维产品的设计，能够快速复制出模具型腔、凸模、凹模等主要工作零件。还可以提供完整的三维产品模型数据，并将三维数据生成二维工作图纸，三维产品数据可以输出快速成型设备制作样品。在快速模具制造中得到广泛应用。同时利用CAD进行三维动态设计建立三维模型，三维动画演示均可以激发学生的学习兴趣及创

新意识，三维模型设计在模具中占有极其重要的位置，因此在教学中应加以重点教学，也为下一步模具设计打基础。

图1是使用Pro/E软件设计出的三维模型

2）运用虚拟制造技术对模具进行制造

在模具设计阶段无法预料制造过程中将出现的问题，有可能造成图一制造困难或无法加工。利用计算机仿真虚拟制造技术CAM，对模具进行虚拟制造，解决了模具制造过程带来的诸多不合理的因素。模具零部件的加工方法，机床的选择，工艺参数的制定等都可以在虚拟环境下进行实施和优化。此外，在虚拟加工过程中，运用虚拟功能对加工过程进行模拟动作，检查加工工艺并进行优化，有效提高机床的加工效率和模具加工质量。例如根据Pro/E产生的零件图即可生成零件的加工代码。通过计算机构造出一个虚拟的加工环境，在虚拟加工过程中可以观察到刀具完整的运行路径，完成常规加工的各种功能--流道、平面、钻孔等，同时还可以发现加工过程中存在的问题，并及时修正。虚拟仿真加工后，将加工程序代码输入数控机床即可进行实物加工。

3）运用虚拟制造技术进行模具装配

传统的模具装配过程中，需要反复的修模和调试，依靠装配人员的经验，才能得到满意的产品，这样经常导致零件的报废或工期延长。而虚拟制造技术可以大大缩短这一过程，因为虚拟装配是利用虚拟的自然环境、可视化进行。避免模具各种零部件的装配出现干涉情况发生，同时可进行零部件公差分析、装配工艺规划、动态仿真装配过程等。通过这一系列的实施可直观地判断设计中出现的一些不合理因素，及时进行修改与完善。确保设计的正确性，避免模具零件的报废、工艺超长，造成经济损失等。

4）运用虚拟技术进行模具调试

运用模具的虚拟动作过程，对不合理的地方及时反馈信息进行调整。对于虚拟试模出的产品可进行检验，从虚拟产品中可以确定模具是否合理，例如：注射模中的浇口位置是否正确，浇道的位置是否合理，产品转角沟槽处有无缺陷，

制件壁厚是否均匀，型腔能否注满等，都可以通过试模检验得到信息反馈，依据反馈信息在进行虚拟情况下修模。如图2所示。

图2

4、虚拟制造技术在模具教学中的意义

1）可以利用现代化的教学手段进行教学，达到传统教学不能达到的效果。降低了教学难度，提高了教学水平，调动了学生学习的积极性。

2）可以提高教学效果，利用动画技术可以使学生很明确、很直观的通过立体动画演示，使学生有身临其中的感觉，增强了学习兴趣，教学效果大幅度提升。

3）能够充分地把模具理论教学与实践有机的结合，特别是在实践教学中效果更为明显。虚拟制造技术节约了教育教学成本，使多数课程在虚拟实验室中进行，多数技能在虚拟实训车间进行，解决了在教学中因设备，教学经费不足等无法完成的教学任务。

4）利用虚拟技术制作各种仿真课件，创新所需要的某种虚拟情景，让学生进行模拟实验，从而极大丰富了课堂的教学内容。在专业课教学及专业基础课教学上也得到充分利用。

通过以上阐述可以看到把虚拟制造技术和CAD/CAM/CAE等数字技术相结合，大大缩短了模具的开发周期，提高了生产力降低了成本。同时将虚拟制造技术在模具教学中的成功开展与实施，为模具专业学生学习创造了良好的学习环境，通过一系列的虚拟场景，解决了一系列模具制造内容，加快了学生学习模具知识的进程。同时形象的虚拟激发了学生学习模具的兴趣，为更好地研究、创新模具奠定了基础。虚拟制造技术也将成为21世纪制造业发展的趋势，必将在我国工业中逐步得到实施和应用。

参考文献

[1]李和平.虚拟制造与模具技术[J].热加工工艺.2007.36.1

[2]彭卫东、吴志伟.虚拟制造技术在模具设计及制造中的应用[J].机电工程技术.2008.37.05.

虚拟制造技术的定义篇2

论文关键词：虚拟；虚拟实在；异化；超越

人本初使用语言是指代实在的，可是当语言都可以变成“独立王国”或“游戏”时，就将实在“悬置”在一边。语言离开了现实实在，没有了根基，自然重新创造一个实在，即语言文字形式的虚拟实在。在这里，语言可以自由地发展，几乎可以成为“理念国”了。然而，并非人人能接受的是，人们发明了另一种可感观的实在，比语言所创造的实在更实在，这就是网络技术、影视声乐所带来的如同现实中发生，不但可以想象，而且还可以成为想象的材料的实在，感官形式的虚拟实在，也称之为虚拟技术实在。

一、虚拟实在的本质

如果从认识论角度看，虚拟实在是主体与客体关系的条件虚拟技术如同文字符号，在本质上是一种工具和中介系统，它既是主体与客体的中介，也是人和现实世界之间的中介系统。虚拟技术的中介性就渗透、隐蔽在虚拟客体之中，成为虚拟客体的基础或不可分割的一部分。作为人和现实世界之间的中介系统，虚拟技术是人为了解决人和现实世界之间的矛盾而发明创造出来的，最终又要用它来为解决人和现实世界之间的矛盾服务。人可以在虚拟世界中作出多种意想性的探索和选择，作出多种行为方案和决策，并最终选择和确定最佳的方案和决策，但方案和决策的最终实施不可能在虚拟世界中完成,而只能在现实世界中完成。从这种意义上说，虚拟现实不可能是人面对的最终客体和世界，只能是一种中介世界和中介客体。

英国阿伯丁大学技术哲学教授戈登?格雷厄姆在其专著《互联网哲学的探索》中，用“虚拟实在：赛博空间的未来”表达对VR的认识，同时他又将虚拟实在划分为具有现实对象的物理形态的数字虚拟和没有现实对象的“特殊对象的实在”。比如，一个虚拟社会组织不是一个与现实社会组织毫无区别的复制品，而是一个具有特殊性质的新类型的社会组织，是“赛博空间的个人关系网(webofpersonalrelationshipsincyberspace)”。

金吾伦先生对虚拟实在的本质进行了全方位阐述，既保留了汪成为教授关于虚拟实在定义中虚拟实在系统的“三I”基本特征，又在此基础上从社会和哲学层次加以说明，形成虚拟实在本质的三个层次说。第一，从技术上看，VR是一种以动态形式创造一种可选择的数据表达的系统。VR系统的基本特征即3个“I”（Immersion沉浸，Interaction交互，Imagination构想)。第二，从社会层次上看，VR是由技术创作的，不同于精神或意识的人造物，VR是实在的。第三，从哲学层次上看，VR是计算机创造和生成的一种新的实在。它表明了世界的多元性。这里没有说明虚拟实在与精神或意识的人造物之间的关系，也未说清虚拟实在如何表明世界的多元性。这成为后来研究的契入点，胡心智先生指出：“虚拟现实的本质，从严格的意义上讲，它是兼有物质和意识的中性物，电子这个载体就是物质，而各种声像、图形、文字、信息，应该是物发出的物息，而物息就已经开始跨入了意识的门槛，物息的进一步发展就形成了意识。因此，虚拟实在既有物质成分又有意识成分，它是由物质向意识的过渡，是物质向意识转化的中间环节”。

二、虚拟的异化性

虚拟交往也不同于网络交往，网络交往中的电子邮件、电子商务、网络教学等方式不过是利用互联网进行的交往，其目的是满足现实的需要。虚拟交往则是建立在人的虚拟的基础上，其目的并不一定指向现实活动。技术哲学与技术社会学的晚近研究表明，技术不是一种抽象的、与价值无涉的工具，而根植于特定的社会情境，技术的演替由群体利益、文化选择、价值取向和权力格局等社会价值因素决定。这种立场就是所谓的建构论（constructivism），又称情境论(Contextualism)。建构论是一种与技术决定论迥异的立场，其最大差异在于，建构论力图揭示蕴涵于技术化的生活世界中的价值因素，力图从技术与社会互动的角度体现人在其中的作用。虚拟交往突破了制约传统交往的两个主要条件：一是克服了交往主体身体自然状况的限制。传统的交往受到性别、年龄、身体状况等因素的影响。而这些因素在虚拟交往中则不具有决定性的作用；二是克服了人们在传统交往中的社会地位的限制。传统交往具有明显的等级差别，导致等级差别的原因很多，其中交往主体社会地位的不同是一个主要的因素"虚拟交往则很少受到交往主体社会地位的影响。这样，虚拟交往与传统交往相比更加平等和自由。

首先是主体性的异化。所谓虚拟交往的主体性，主要表现为虚拟交往主体的自主性。而虚拟交往主体性又与现实交往的主体性相衔接。所谓主体性，就是人作为主体的规定性。主体是一个关系范畴，只有发生了主客体关系的地方，才有主体。人之所以能够成为主体，是在他同自然、社会以及他自身发生的主客体的关系中确立的。我们谈人的主体性，其用意就在于：把世界还给人，把人还给他自己，从异化的虚拟环境中认识自己。通俗地说，就是以人性的方式和人道的方式认识人、对待人。虚拟环境给人提供了这个空间。“人是社会关系的产物，但并不是社会关系的奴隶；人是环境的产物，但人不仅能够改造环境，也能不断赋予环境以新的意义”。道德异化如同戏剧。网络交往的自主性应以人的公认的道德自律为前提，才能保证其交往的秩序性和安全性。由于网络交往的虚拟性，人们在网络空间中可以任意宣泄自己，人的行为可以不受任何外界限制。在现实世界中会考虑自身的地位、尊严对个人或他人的影响。这种“我”有着特定的定位，“我”在某种程度上是社会性之“我”而在网络空间这个虚拟的世界里，人们实现身份自由，从现实束缚中挣脱出来，展开想象，任意驰骋。在这个空间中不须考虑我是谁。虚拟交往之“我”只受内心道德和自身修养的制约。虚拟之“我”正好能印证弗洛伊德所说的“本我”。此时人在社会进化中被压抑制约的自然属性的弱点便暴露出来了。“自我”和“超我”的控制功能被消弱。因而，网络问题也就滋生和漫延开来。虚拟交往弱化了现实的人际交往规则的权威性。人们在现实的人际交往中都要遵从一定的规则，如诚实、真诚、礼貌等，并相应产生一套交往礼仪和道德规范。如果有人违背了这些规范，就会受到社会道德的谴责，难以在现实交往中获得成功。而虚交往是通过计算机为中介进行的，具有虚拟化和间接性的特点，主体会随时从一种道德环境跳到另一个道德环境。人的道德感无法被固定下来，具有极高的自由性。受现实规则制约的人们往往会在网络空间中寻找心灵的寄托，将更多的个人时间用于虚拟交往，从而使现实的交往规则的权威性弱化。

交往主体的符号化是导致虚拟交往与传统交往不同的主要原因。戴森(EstherDyson)把交往主体的符号化称之谓“化名”，他说：“个人给自己取一个法定姓名以外的名字，凭此在网上建立起一个虚假的，但经久不变的身份，这就是化名(pseudonymity)。

三、虚拟的超越性

现实世界成为主体创造性指向的可能世界的一种形式，可能性与现实性的关系被虚拟技术颠倒过来，很多现实性从可能性中引申出来，现实性成为可能性的展开方式。可能性与现实性关系的颠倒，使虚拟认识充满创造性和变动性，表现为一系列目标、确立、模型、设计、可能性空间、可能性程度、优化选择等等。它以巨大的创造性为前导，以虚拟现实为环境，以可经验性、可操作性、可选择性作为自己可能性的证明。立足于可证明的虚拟认识的可能性，可以规范现实。如果现实困难源于认识对象，可以虚拟认识对象的各种情形，以供主体体验、判断和选择。如果现实困难在于认识工具，可以虚拟认识工具，增强人造经验。如果现实困难源于认识主体，可以虚拟足以认识和同化认识对象的主体。经过虚拟，人们可能找到解决现实问题的最佳方案。基于虚拟认识提供的人造经验，现实和实践就不必要去试探多种可行的认识道路和解决困难的各种办法，而是直接选择由虚拟认识提供的方案。

虚拟制造技术的定义篇3

原告李某为某网络游戏的玩家，一日发现自己ID内所有的虚拟装备丢失，包括生化装备10件、毒药2个、生命水2个、战神甲1件等。李某与网络游戏运营商联系，该运营商仅能查询装备的流向：寄给玩家XX。李某向运营商索要玩家XX的详细资料，运营商以玩家资料属于个人隐私为由而拒绝提供。于是李某将该运营商告到法院，要求运营商赔偿其丢失的装备。该运营商认为，网络游戏中的装备等财产只是游戏中的信息，实质上只是一组电脑数据，本身并不以“物”的形式存在，运营商不能为不存在的东西负责。

【法院判决】

法院认为，虽然虚拟装备是无形的且存在于特殊的网络游戏环境中，但并不影响虚拟物品作为无形财产的一种获得法律上的适当评价和救济。由于玩家在网络游戏预先设定的环境下进行活动，活动的自主性受环境设定的限制，而运营商掌握服务器的运行，并可控制服务器数据，因此要对玩家承担更严格的保障义务。法院认定运营商应对李某虚拟物品的丢失承担保障不利的责任，判决运营商通过技术手段将查实丢失的李某虚拟装备予以恢复。

【法理透析】

通过判决对网络游戏中的虚拟财产予以法律保护，这在我国的司法实践中还是第一例。做出这一判决的法官的智慧与勇气非常值得赞赏，但尤为值得赞赏的，是这一判决给我们带来了更多的理论联想。

显而易见，网络游戏中形成的虚拟财产具备许多与现实财产相同的属性。例如，虚拟财产最终是通过编程等劳动而形成，具有形成价值的客观基础；虚拟财产可以带来玩家参与网络游戏的愉悦感并满足玩家占有和增加财产的成就感，具有独特的使用价值；虚拟财产可以用来交换，具有交换价值；从法律视野来看，虚拟财产同样可以被占有、使用、收益和处分，并因此可以成为法律关系的客体。所以，本案法官认为“虽然虚拟装备是无形的且存在于特殊的网络游戏环境中，但并不影响虚拟物品作为无形财产的一种获得法律上的适当评价和救济”，这是一个十分正确的判断。但是，如何把握法律对虚拟财产的评价和救济的适当性，却是一个在理论和实务上更为重要的问题。两个玩家可以在虚拟世界中结婚并把虚拟财产作为家庭财产，如果这两个玩家后来闹离婚，并为如何分配虚拟财产而产生纠纷，现实世界的法院是否会为双方裁决虚拟财产如何分配？网络游戏可以年复一年地玩下去，如果某一拥有亿万虚拟财产的玩家不幸去世，现实世界的法院是否要把这些虚拟财产直接纳入遗产，并在现实世界中通过继承程序予以分配？可见，现实世界的法院并不能对任何虚拟财产纠纷都予以判决，进而言之，现实世界的法律并不能对虚拟财产给予概括性的保护。

自从网络技术出现以来，我们的世界就被割裂成两部分：一个是不用网络技术即可感知的现实世界，另一个是必须利用网络技术才能感知的虚拟世界。网络中的虚拟世界是对现实世界的模仿和设想，其中必有许多与现实世界同构与类似之处。虚拟财产与现实财产之间的相似性，实质上并不是其获得法律保护的根据。法律之所以保护某类财产，不在于它是“物”，不在于它有价值、使用价值和交换价值，而在于其上存在着法律必须保护的社会关系。法律只调整社会关系，由于财产是社会关系的客体时，才成为法律保护的客体。

实际上，在我们以工具意义看待网络世界时，它仍是现实世界的一部分，是现实世界中的人们进行信息交流的技术手段之一，例如在电子商务、网上银行等社会经济活动中网络联系的地位与作用。在我们以本体意义看待网络世界时，它却用独立的信息处理和记忆方式，构筑了一个与现实世界相区别的虚拟世界，例如在网络游戏中形成的社会环境。这样在我们的感知范畴就形成了两种社会关系体系：一是现实世界的现实社会关系体系，二是虚拟世界的虚拟社会关系体系。现实的法律只能调整现实的社会关系，如本案中玩家与网络游戏运营商之间的关系。现实的法律不能调整虚拟的社会关系，如网上婚姻及因此形成的共同虚拟财产关系。但是，虚拟世界并不能完全脱离现实世界而存在，虚拟世界需要现实世界的物质和能量的支持才能存续，虚拟世界和现实世界之间存在必要而频繁的信息交流。在虚拟世界与现实世界发生的关系属于社会关系时，它应当属于现实世界的社会关系，如玩家网络游戏中用现实货币购买游戏装备。至此，我们可以给法律是否保护虚拟财产设定一个最为基本的界面限制：只有虚拟财产与现实的社会关系发生具有法律意义的联系时，才能进入现实法律调整的范畴。在本案中，玩家与运营商之间的关系也有两重性：其一是本案所审理的属于现实世界的社会关系，如本案所涉及的属于现实法律调整的娱乐服务合同关系；其二是某一虚拟世界的缔造者和活动者之间的关系，如玩家进入运营商构造的网络游戏环境，按照运营商预定的游戏规则参与游戏等，属于虚拟世界规则调整的虚拟社会关系。法院只能对两者关系中的属于现实社会关系的部分进行判决，因此判断运营商对玩家虚拟装备的安全保障是否违反了现实社会中的娱乐服务合同义务，是本案得以正确处理的关键。由于运营商具备双重身份并且其与玩家的关系具有双重属性，因此有一些问题点是值得讨论的。

第一，在审理与虚拟财产有关的案件时，要避免把虚拟世界的内部事务纳入判决的范畴。所谓虚拟世界的内部事务大概有这样一些要件：主体是虚拟世界中特定的，如玩家自己的ID；主体是以虚拟世界的身份活动的；活动的范围限于虚拟世界，不论其是否遵守虚拟世界的游戏规则；在虚拟世界活动中与现实世界的联系是非法律意义的，如玩家自己为参与网络游戏而付出的能量与信息。如果一个玩家以虚拟世界的身份侵害一个玩家的虚拟财产，不管其行为是否符合该虚拟世界的游戏规则，均应当视为该虚拟世界的内部事务，现实的法律不应当理会；如果运用一个虚拟身份侵害现实财产，如盗取他人网上银行的帐号并窃取其资金，则属于现实世界的事务，应当属于现实的法律调整的范畴；如果以一个现实世界的身份侵害他人的虚拟财产，如运营商随意删除玩家的虚拟财产，也应属于现实世界的事务，可以运用现实的法律对这种行为进行制裁。

第二，要注意区别网络游戏运营商的双重身份。在现实世界，运营商是合同义务的履行者，对其合同义务的履行、过失的认定等，现实法律提供了一般判断标准。在网络游戏的虚拟世界，营运商实际在扮演一个“造物主”的角色，但运营商作为一个有某种缺陷的现实社会主体，实际上不可能成为完美的虚拟世界“造物主”，其构造和保障一个网络游戏环境的能力是有限的，并且是千差万别的，永远面临来自不同方面的技术和信息的挑战或攻击。一个技术保障水平很低的人也可以构造一个网络游戏环境让玩家来玩，至于玩家愿不愿意忍受这种游戏环境，就看玩家的兴趣所在和忍耐程度了。所以，现实的法律不能要求运营商有保障虚拟财产安全的一般能力，而只能要求其拥有符合特定合同约定的安全保障能力。除非现实合同中含有运营商具备或者应当具备某种水平技术保障能力的条款，否则不能用现实世界的法律要求运营商提高对虚拟财产的技术保障能力。

第三，网络数据在体现虚拟财产和现实财产方面的不同意义，也是值得注意的。在电子商务或网络银行的活动中，网络数据只是现实财产的记载。因此，即使因不可抗力而致使记载现实财产的数据库崩溃，运营商仍有义务保障本系统内他人现实财产不受损失。而对于虚拟财产来说，网络数据却是财产本身。如果在运营商没有现实合同履行上的过失的情况下，因外力攻击而致使某个网络游戏环境崩溃，运营商没有义务恢复玩家原有的虚拟财产。就象我们进入现实世界首先就要接受我们出生的时代和国度一样，玩家进入一个网络游戏中，就得接受其既存的网络社会环境包括它的命运。玩家如果认为运营商预设的游戏规则极不合理，其“网管”的技术保障水平低劣得不能容忍，以至无法在这个虚拟世界中生存，可以通过在虚拟世界中的活动改造它，也可以选择在这个虚拟世界中消失。当然，玩家如果愿意的话，也可以在现实世界中向运营商提出商业建议和技术建议，但却不能因此要求现实的法律制裁运营商。

虚拟制造技术的定义篇4

1.1虚拟现实技术定义

虚拟现实可以被划分为综合性的集成技术,它包含有计算机的图形技术,显示技术,人与机器交互的技术,传感技术还有人工智能技术,它的覆盖面非常广泛,以网络技术为基础,可以将它看成为一种技术性较高模拟的系统[1]。我们从狭义角度审视,虚拟现实技术的定义是:结合网络技术给人一种仿佛身临其境的感觉,让使用者通过特殊渠道对这种虚拟设计进行体验,并且在这个视听过程当中可以随心畅享、自由进行交流互动。打个比方,使用者在移动过程中,网络连接辅助设备能够对使用者的位移进行感应,通过一系列运算,用3D影像传输到使用者所用设备上面,从而达到让使用者真实对设计环境有所感受的目的。我们再来从广义角度看,虚拟现实技术的定义是:世上有关联的环境或者事物,通过物理意义亦或是功能意义方式存在,用实际操作能够实现亦或是没有办法实现,比如像赛伯空间[2]。

1.2虚拟现实技术构成与分类

一般科技技术都有软件与硬件两个部分,在这当中的硬件技术包含有计算机或其他一些基础的设备。对于现如今计算机输入与输出设备当中,视觉与听觉设备发展的相对比较成熟,但是有关于嗅觉与味觉硬件设备还需要进一步进行完善。我们结合虚拟现实技术运用特点,把虚拟现实技术划分成二维模型的虚拟方式还有全景图式的虚拟方式。再由交互程度与浸入方式可以把虚拟现实技术划分成分布式VR系统,叠加式VR系统,沉浸式VR系统还有桌面式VR系统。这些虚拟系统当中,因为桌面式的虚拟系统用不到依靠大规模服务器与处理器,所以制作的成本相对低廉,只需要通过个人网络便能够做到二维虚拟的空间场景设计。

2浅析虚拟现实技术在建筑景观设计中的应用

2.1结合虚拟现实技术为建筑景观设计工作流程做铺垫

建筑景观设计过程当中,虚拟现实技术我们可以把它大致划分为三个流程。首先对建筑景观平面图的绘制,结合CAD这些软件技术对建筑景观平面布局的绘制与处理进行构思。其次用已完成平面图作为前提,对相关数据进行收集与调查,再把构思好场景模型放到平面图上面,这其中的场景模型我们把它分成水位模型,建筑模型,绿化模型,道路模型等等。在做模型构建的时候,要收集大量图片,并结合纹理填图方式,进一步对虚拟场景真实效果进行增强[3]。因为虚拟场景构建过程当中要通过渲染达到增加它真实度的效果,所以对虚拟的建筑景观进行构建的同一时间也应当对模型的数据量做某种程度的控制,假使较额定数据有所超出再做一下优化处理。再次将平台视为前提做景观建筑合成工作。最近几年时间网络技术飞速发展的大前提下,虚拟现实技术在实现方法上面也进行了升迁,比如像VRMI、JAVA3D、VRMAP、CUTF3D、VRP等,每种方法具备自身独特优势,在这当中VRP与VRMAP是现今比较流行虚拟现实技术软件,被用在石油化工,遥感测绘,数字城市,地质监测等各行各业。

2.2结合虚拟现实技术为建筑景观设计主义事项做铺垫

一个基本VR模型要包含模型归类,尺寸,命名,纹理格式,纹理尺寸,场景单位,节点编辑,纹理等这些内容也应当一一遵循虚拟现实技术制作规范。虚拟现实技术构建过程当中,模型文件的制作规范、面数精简与归类清晰是提升程序控制在管理效率方面关键性因素。虚拟现实技术在建模过程当中应当着重注意下面几个方面:首先,尺寸及比例。对模型进行构建之前需要对模型尺寸及比例进行确定,使用单位一般是mm。场景内的单体制作要依照CAD图做CAD建模处理,没有CAD图做参照的时候,可以将符合常理照片、有关联的物体尺寸或是一些视频作为参照,进一步对模型进行构建。其次,贴图及材质。建模依照材质标准我们将其划分成两类:一类为标准材质,另一类是多维材质。前期准备要把max进行合理设置,为了避免map当中Glossiness与SpecularLeve属性调节时遇到麻烦。把Diffuse与Ambient默认成灰色,当中SelfIllumination设置成二十到三百子材质,并且子材料ID应全部成可连续的状态。

3结语

虚拟制造技术的定义篇5

随着经济的全球化和社会的信息化，市场竞争日益激烈，顾客需求日趋多样化。由于制造业产品价值链上的产品设计开发和销售服务环节变得相对重要，现代的制造企业产品的上市速度、产品质量、生产成本和售后服务成为决定企业经营成败的关键，为此产生了许多新的制造技术和制造系统，如柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)等。今天的制造业已经成为同时对物质、信息和知识进行处理的产业。然而，这些系统仍然存在着一些问题，如：系统投资较大、周期较长，系统的效益和风险有效的评估可操作性差；不能确实有效地协调设计与制造各阶段的关系，以寻求企业整体全局最优效益。随着计算机网络和虚拟现实等先进技术的出现，虚拟制造技术应运而生，它的诞生是现代科学技术和生产技术发展的必然结果，是各种现代制造技术与系统发展的必然趋势。

二、虚拟制造的内涵

1.虚拟制造的定义。虚拟制造是实际制造过程在计算机的本质实现，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。也就是说虚拟制造是对实际制造进行抽象、分析、综合、得到实际产品的全数字化模型，其最终目标是反作用于实际制造过程，用来指导生产实践。

虚拟制造技术可以分为三大类：一是以设计为中心的虚拟制造技术；二是以生产为中心的虚拟制造技术；三是以控制为中心的虚拟制造技术。

2.虚拟制造的技术特征。虚拟制造与实际制造相比，它具有如下主要特征：

(1)高度集成。虚拟制造中产品设计与制造过程是在虚拟的产品数字化模型中进行产品设计、制造、测试等过程，并且在虚拟的制造环境中检验其设计、加工、装配和操作。因此，易于综合运用系统工程知识、并行工程和人—机工程等多学科先进技术，实现信息集成、知识集成、串并行交错工作机制集成和人—机集成。

(2)敏捷灵活。开发的产品(部件)可存放在计算机里，既节省仓储费用，利于产品再次快速改型设计，从而大幅度缩短了生产准备周期，降低了成本，提高了产品从设计、制造到销售全过程的整体性和敏捷性。

(3)分布合作。虚拟制造通过Internet可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同一产品模型上同时工作，相互交流，实现资源共享，发挥各自特长，实现异地设计、制造，从而使产品开发以快捷、优质、低耗响应市场变化，将制造业信息化与知识化融为一体。

三、虚拟制造技术对发展我制造业的作用

1.减少资源浪费，实现绿色制造。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使产品在从设计、制造、包装、运输、使用到报废的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)最小，资源的使用效率最高。而虚拟制造技术的应用对整个制造工艺来说减少了废弃物，这要比处理工厂已经排放的废弃物大大节省开支，它将成为绿色制造的一部分。

2.规避生产要素缺乏、生产成本过高的局面。在实际生产前，在不消耗资源和能量的情况下验证产品方案。在虚拟制造环境下，工程设计人员可以直接对设计出的产品进行各项实验，检查产品各方面的技术性能等，还可以对生产的组织和进度安排进行实验，确立合理的进度表等。这样就可大大降低生产成本，减少新产品开发的投资。

3.敏捷转换产品生产，快速满足市场需求。虚拟制造是“核心”企业按市场需求决定委托加工的任务单，将设计、生产、组装的全部或部分任务外包给其他企业来完戎，而虚拟企业中的成员企业均拥有各自的优势资源、核心技术，是专业程度很高的企业，容易对产品的某一零部件进行改进和创新，能敏捷地转换不同类型产品的生产，从而快速满足市场需求。

4.增强企业柔性和抗市场风险能力。“虚拟制造”能按市场需求决定委托加工的任务单，当产品的市场需求减少时，可以迅速降低委托加工量，而不用承担生产过剩的风险。显然，这部分风险分散转嫁给了委托加工企业。但由于受委托方往往是专业化的加工企业，对分散转嫁的风险具有较强的应变能力，常能在短时间内改变生产加工产品内容。5.突破中小企业的规模瓶颈。虚拟企业内部交易是一种“准市场交易”，它比纯市场交易稳定，又比一体化企业内部交易灵活，集合了市场和企业的双重优势。企业通过虚拟制造有效避免或降低了在纯市场、信息不对称条件下寻求生产要素、进行交易的高成本，从而提升了产品在市场中的竞争力。企业突破传统发展模式、扩大规模、跳跃发展成为可能。

6.通过分析设计的可制造性，虚拟制造可以提高产品设计质量、减少设计缺陷、优化产品性能。

四、结论

虚拟制造技术是虚拟现实技术和计算机仿真技术在制造领域的综合发展及应用，它为制造业带来全新的概念。它既是一项先进制造技术又是一种先进制造理念，这项新兴的制造技术为制造业的发展指明了方向，减少了资源浪费，实现了绿色制造，使制造业达到了前所未有的高度集成化与优化，为先进制造技术的进一步发展提供了更广阔的空间，是现代制造业信息化过程中不可逾越的阶段。

参考文献：

[1]长城企业战略研究所课题组,制造业模式的历史演变与虚拟制造模式产生的历史背景[J].经济研究参考,2001

[2]曹岩:虚拟制造的实施研究[J].制造业自动化，1999,6

虚拟制造技术的定义篇6

随着国民经济的高速发展，人民生活水平的大幅提高，人们对汽车的需求量越来越大，汽车模具的市场竞争也越来越激烈。“质量好”、“精度高”、“价格低”、“交货期短”等是人们对现代汽车模具的基本要求。但是，汽车模具是一种大型模具，它体积庞大、结构复杂、尺寸精度和表面粗糙度要求较高，制造相当困难。而且，为了减轻模具的重量采用的底座掏空的薄壁式结构和为了维修容易中间型面采用的镶拼结构，给设计和制造带来了更大的困难。通常来说，一个汽车覆盖件零件需要3道或3道以上的工序才能完成，也就是说，生产一个汽车覆盖件零件至少需要3副或3副以上的模具。如果汽车覆盖件零件在设计的时候没有考虑到实际制造情况，那么设计出来的模具在制造的时候可能根本就无法进行加工，或者是制造出来的模具无法生产出预期的产品，从而导致模具的报废，延长产品的开发周期，这种经济损失是无法想象的。但是，模具在设计阶段是无法预料在制造过程中将出现的困难的。虚拟制造技术是一种软件技术，是cad/cae/cam/capp和仿真技术的更高阶段，它能在计算机上实现模具从设计到制造到检验的全过程，根据虚拟模型的仿真过程，可以在计算机上根据“实际”的加工情况来修改模具的设计，避免了在模具制造过程中可能出现的问题，从而达到缩短模具的开发周期、降低开发成本、提高生产效率的目的，因而是汽车模具开发最有潜力最实用最有效的技术之一。

2虚拟制造(vm)

虚拟制造(virtualmanufacturing)又叫拟实制造，是80年代后期美国首先提出来的一种新思想，它是利用信息技术、仿真技术、计算机技术等对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防措施，使得产品一次性制造成功，以达到降低成本、缩短产品开发周期，增强企业竞争力的目的。在虚拟制造中，产品从初始外形设计、生产过程的建模、仿真加工、模型装配到检验整个的生产周期都是在计算机上进行模拟和仿真的，不需要实际生产出产品来检验模具设计的合理性，因而可以减少前期设计给后期加工制造带来的麻烦，更可以避免模具报废的情况出现，从而达到提高产品开发的一次成品率，缩短产品开发周期，降低企业的制造成本的目的。

虚拟制造自从产生以来人们就力图给它一个统一的定义，但虚拟制造涉及的知识范围十分广泛，不同的研究人员，出发点和侧重点也不同，因而理解也大不相同，导致虚拟制造至今为止仍没有一个确切的定义。在不同的定义中，我们可以把虚拟制造理解为产品的虚拟设计技术、产品的虚拟制造技术和虚拟制造系统3方面关键技术的一个技术综合。

2.1产品的虚拟设计技术(vdt)

产品的虚拟设计技术(virtualdesigntechnology)是面向数字化产品模型的原理、结构和性能在计算机上对产品进行设计，仿真多种制造方案，分析产品的结构性能和可装配性，以获得产品的设计评估和性能预测结果，从而优化产品设计和工艺设计，减少制造过程中可能出现的问题，以到达降低成本、缩短生产周期的目的。

2.2产品的虚拟制造技术(vmt)

产品的虚拟制造技术(virtualmanufacturingtechnology)是利用计算机仿真技术，根据企业现有的资源、环境、生产能力等对零件的加工方法、工序顺序、工装及工艺参数进行选用，在计算机上建立虚拟模型，进行加工工艺性、装配工艺性、配合件之间的配合性、连接件之间的连接性、运动构件之间的运动性等的仿真分析。通过分析，可以提前发现加工中的缺陷及装配时出现的问题，从而对制造工艺过程进行相应修改，直到整个制造过程完全合理，来达到优化的目的。产品的虚拟制造技术主要包括材料热加工工艺模拟、装配工艺模拟、板材成形模拟、加工过程仿真、模具制造仿真、产品试模仿真等。

2.3虚拟制造系统(vms)

虚拟制造系统(virtualmanufacturingsystem)是将仿真技术引入到数控模型中，提供模拟实际生产过程的虚拟环境，即将机器控制模型用于仿真，使企业在考虑车间控制行为的基础上对制造过程进行优化控制，其目标是实际生产中的过程优化，更优的配置制造系统随着网络时代的来临虚拟制造技术得到了快速的发展，研究的领域也越来越宽，除了虚拟制造领域本身包含的虚拟制造的理论体系、设计信息和生产过程的三维可视化、虚拟环境下系统全局最优决策理论和技术、虚拟制造系统的开放式体系结构、虚拟产品的装配仿真、虚拟环境中及虚拟制造过程中的人机协同作业等内容外，现阶段专家们正投人大量的时间精力研究虚拟制造技术集成系统和相关的软件开发。美国华盛顿州立大学在ptc的pro/enginee:等cad/cam系统上开发了面向设计与制造的虚拟环境vedam系统，它包括加工设备建模环境、虚拟设计环境、虚拟制造环境和虚拟装配环境。新加坡国立大学lee和noh等人利用因特网、专家系统开发工具、html/vrml和数据库系统开发了一个作为工程和生产活动实验台的虚拟制造原型系统。国外软件公司在巨大应用需求的推动下，也先后推出了deneb,multigen,dvise,world-toolkit,ea1等一批支持虚拟制造的软件。虚拟制造技术是一个多学科多技术的综合，它的相关技术支持包括仿真技术、建模技术、计算机图形学、可视化技术、多媒体技术、虚拟现实技术等，把这些技术很好的集成起来应用是目前研究的重点。

3虚拟制造在汽车覆盖件模具中的应用

汽车覆盖件模具的开发要受到可靠性、美观性、经济性、可制造性及可维护性等多方面的制约。在传统的汽车覆盖件模具开发过程中，当模具设计及制造完成后，需要经过反复的调试修改，才能得到满意的汽车零件。在调试过程中，一些成形缺陷，如破裂、起皱、回弹、翘角等问题，主要是凭借模具钳工师的经验，通过试模、修模、再试模、再修模的循环过程才能解决。这种方法不但降低了生产效率，而且生产出的模具精度往往达不到预期的要求，还会加长模具的开发周期。而虚拟制造技术可以大大缩短这一周期。因为在虚拟现实环境下，设计和制造汽车不需要建造实体模型，工程师可以利用虚拟的“自然”环境的可视化优势，把汽车模具的结构分析、虚拟设计、部件装配和性能优化等融合在计算机虚拟制造系统中进行，在综合考虑汽车车身件的外观总体布局及零部件之间的相互衔接相互作用等因数基础上，对模具几何尺寸、技术性能、生产和制造等方面进行交互式的快速建模和仿真分析，从而避免了反复修模，保证了模具的精度要求;而且因为生成的仿真模型可被直接操纵与修改，数据可以反复利用，因而大大缩短了模具开发的周期cs-i21虚拟制造技术与快速成形技术、反向设计、逆向工程、基于知识的工程设计等技术相比具有非常好的优势。因为虚拟制造技术具有独特的虚拟设计制造环境，可以让模具整个开发过程完全在虚拟的“实际”环境中进行，在达到预期的性能质量等方面的要求后才开始进行实物制造，从而使制造出的模具一次性的满足用户需求，大大降低了模具的废品率，减少企业的开发成本。

3.1汽车覆盖件模具虚拟制造的开发流程

汽车覆盖件模具的虚拟制造开发流程如图1所示，首先从产品需求分析开始，然后进行概念设计，再从优化设计到系统集成，通过使用相关开发软件，在虚拟环境中，构造产品的虚拟模型。这是一个循环渐进的过程，基于产品的开发需求，采用相应的仿真分析工具对虚拟模型的功能和性能进行仿真分析，对虚拟模型的行为进行模拟分析，并基于仿真分析的结果，通过反复建模~仿真分析~模型的改进，直到虚拟制造出的模具满足预期设计的目标，才开始进行实物制造f1s7。由图1可知，汽车覆盖件模具在投人生产前就已经通过了虚拟的“实际环境”的检验，把实际制造中可能遇到的困难和设计上的不合理全部检验出来，再让设计工作人员进行修改或者重新设计，直到整个制造过程能够完全合理、顺利的完成。这样不但能缩短产品的研发周期，降低企业的研发成本，还可以提高产品的质量。

3.2汽车覆盖件模具虚拟制造中的关键技术

在汽车覆盖件模具虚拟制造过程中，涉及的相关技术非常多，任何一项技术应用的好坏都会影响模具的最后质量，这也是虚拟制造技术应用进展缓慢的原因之一。只有每项技术都掌握应用的很好，虚拟制造出的产品才能和实际制造出的产品达成一致，才能达到减少开发成本、缩短开发周期、提高模具质量的目的。其中比较难于掌握而又非常关键的技术:

(1)数学模型的建立建立一个简单而又能反映动态制造过程的数学模型是虚拟制造技术在汽车覆盖件模具中应用的关键。数学模型建立的不合理，那么虚拟环境下仿真出来的制造过程就会与实际制造过程不一样，起不到优化模具设计的作用，从而达不到缩短开发周期和减少开发费用的目的。因此，在使用虚拟制造技术来开发汽车覆盖件模具的时候，必须建立一套合理的数学模型。在建立数学模型的时候，要认真分析汽车覆盖件模具的特征，根据模具功能和制造需求，找出其中主要的影响因数，提出合理的假设。建立的模型必须能反映模具全部的功能和制造关系，包括工作时模具型面受力的变化关系和冲压件受力形状的变化关系等，这样才能仿真出实际的生产关系，才能预测生产中可能产生的问题，达到优化设计和制造的目的。

(2)系统集成与方案评估是汽车模具虚拟制造中前期工作的基础。系统集成就是一个最优化的综合统筹设计，需要诸多的技术支持，包括计算机软件、硬件、操作系统技术、数据库技术、网络信息等，需要从全局出发考虑各子系统之间的关系，研究各子系统之间的接口关系。系统集成所要达到的目标—整体性能最优，即所有部件和成分合在一起后不但能工作，而且全系统是低成本的、高效率的、性能匀称的、可扩充和可维护的系统。但是对于一般企业来说，购置齐全仿真分析的软件系统是一个高成本的投人，而且，没有专业的人员是无法让这些软件发挥淋漓尽致的作用的。

在计算机虚拟制造系统提供的良好的拟实环境下，工作人员可以对建立起的虚拟模型进行评价与修改。在这个阶段，可以模拟模具的制造过程，解决各部件制造的可行性和难易性;可以模拟模具的装配过程，解决各部件之间的连接性和装备性及操作的难易程度;可以进行虚拟测试，通过测试检验模具的生产能力和生产质量。在多种方案中评定各方案的执行难易度、耗费成本高低度、花费时间长短度等，选择最适合生产条件的最优生产方案。

(3)并行工程实质就是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程的一种系统方法。这种方法要求产品开发人员与其他人员一起共同工作，在设计一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户的要求等。并行工程强调的是所有工作人员的所有工作同时进行，强调的是团队工作精神，因而工作链上的每一个人都有权利对设计的产品进行审查，力求让设计的产品更便于加工、便于装配、便于维修，制造成本更低，制造周期更短。汽车模具的虚拟制造工程在进行初期也必须从汽车模具的总体结构和功能出发，考虑构成虚拟模型各部分之间的相互连接关系和相互作用关系，将他们看作一个有机的整体，实现内部数据和资源的共享，才能使生产出的模具达到预期的效果。汽车模具虚拟制造过程中，每个部分的工作均由不同的工作人员并行进行，但各部分的功能活动又存在着大量的相互依赖关系，要保证各部分工作人员间的工作协同顺利的进行，实现在分布环境中群体活动的信息交换与共享，就必须对设计过程进行动态调整和监控，提供并行设计的工作环境，保证并行设计的顺利进行，这是虚拟制造模具缩短开发周期的关键。并行工程实施的条件就是要有支持各方面人员并行工作、甚至异地工作的计算机网络系统和监控调解人员，才可以实时、在线地在各个设计人员之间沟通信息、发现并调解冲突。一个适当的管理调解人员是并行工程中的重要软件，也是并行工程能否顺利进行的关键。

(4)仿真分析与数据处理是汽车模具虚拟制造中一个难点，也是阻碍虚拟制造技术在企业中大规模使用的一个重要因素。仿真分析需要多方面的技术支持，数据处理需要庞大的数据库和有专业知识的人才，需要从全局出发考虑各个子系统之间的关系，研究各个子系统之间的接口问题。这一技术需要多领域的专业仿真软件协同工作，需要专业人员共同研究探讨，然而多数的企业难以配置齐全所需的仿真分析软件及具备所需的专业人员。

日本丰田汽车公司利用虚拟制造技术成功开发出了新车型丰田avalon。因为在生产前期就能预测生产中可能出现的问题，使得工作人员较早的发现并解决问题，在设计早期阶段得到更多的信息，从而降低企业的开发风险。丰田avalon在整个开发过程中，开发周期减少了10个月，开发人员减少了20%，生产样车减少70%，开发成本减少了35%;而且生产出的轿车质量有了显著的提高。由此可见，虚拟制造技术不但能缩短产品的开发周期，减少企业的开发成本，而且可以提高产品的质量和一次研发成功率。

4虚拟制造目前的发展状况

虚拟制造从提出到现在已历经了20多年，技术上得到了很大的发展，应用方面也得到了广泛的扩展。在国外，有很多学校、研究所、科研单位、大型企业等都在不断的研究和应用虚拟制造技术。近年来，虚拟现实技术已较多地应用到汽车开发工作中，已初步形成一种集专业理论、工程设计、科学试验等为一身的较为完整的应用体系。例如，1995年美国标准与技术研究所的报告“国家先进制造实验台的概念设计计划”，强调了分散的、多节点的分散虚拟制造(dvm)，即虚拟企业的概念;而美国国家研究委员会的报告“制造中的信息技术”，则探讨了产品集成、过程设计、车间控制、虚拟工厂等的信息技术问题。福特汽车公司也已经计划应用虚拟环境技术来设计和开发汽车，该公司的先进车辆技术组把虚拟制造技术应用于装配仿真和虚拟成形，以提高空气动力学、人机工程学和表面建模的效果。

世界最大的挖土机和建筑设备制造企业caterpillarinc将虚拟设计技术用于评价新样车的内部可视性;该公司还打算用该技术让客户对新产品进行“实际试车”。日本在进行虚拟制造系统的建模和仿真技术以及虚拟工厂的构造环境方面也展开了大量的研究，几个大型的汽车公司如三菱、丰田、本田等都在应用虚拟制造方面取得了较大的成果。近年，法国雷诺汽车公司应用的全息技术的虚拟现实系统，具有很好的可视化水平，把虚拟技术在汽车模具中的应用推向了一个新的台阶。

我国在虚拟制造方面的技术研究和实际应用正处于初级阶段，在虚拟制造理论方面的知识还不成熟，把这项技术应用于汽车模具的开发和制造方面还较少。一些高校联合研究所和企业在虚拟制造理论方面进行了大量的研究，也开发出了许多适合我国企业的技术。如同济大学与香港理工大学联合机械科学研究院研究的分散网络化制造、异地设计与制造等技术已经取得了不少进展;武汉理工大学智能设计与制造研究所与上海振华港机股份有限公司合作，已开发出“集装箱装卸桥计算机辅助设计和仿真系统”;清华大学在虚拟设计环境软件、虚拟现实、虚拟机床、虚拟汽车训练系统等方面的研究也取得了很大的进展。但是由于受到cad/cam/cae/capp等基础软件、仿真软件、建模技术的制约，我国虚拟制造技术的研究多为虚拟制造的一些单元技术，研究的内容基本上为虚拟产品的装配、虚拟塑性成形、机床总体方案设计、虚拟测试、虚拟板材成形、虚拟数控加工以及虚拟企业等。

虚拟制造技术是一个具有生命力的技术。国外对虚拟技术的研究已经达到了能将其很好的用于实际生产的水平，而我国暂时还没有开发出支持虚拟制造技术的软件产品，对引进的国外的商业软件也没有完全的理解和吸收，不能很好的将之用到实际生产中。与国外研究相比，我国的研究多数停留在系统框架和总体技术上，实质性的面向应用的关键技术还有待进一步提高。