先進制造技術(shù)教案

1、 先進制造技術(shù)教案 課程名稱 先進制造技術(shù) 授課班級 班 任課教師 ： 教學(xué)環(huán)節(jié)教 學(xué) 內(nèi) 容備 注組織教學(xué)提問導(dǎo)言小結(jié)作業(yè)檢查學(xué)生出勤中國制造業(yè)的現(xiàn)狀？任務(wù)一 制造業(yè)的發(fā)展歷史制造業(yè)直接體現(xiàn)了一個國家的生產(chǎn)力水平，是區(qū)別發(fā)展中國家和發(fā)達國家的重要因素，制造業(yè)在世界發(fā)達國家（developed countries）的國民經(jīng)濟中占有重要份額。 根據(jù)在生產(chǎn)中使用的物質(zhì)形態(tài)，制造業(yè)可劃分為離散制造業(yè)和流程制造業(yè)。制造業(yè)包括：產(chǎn)品制造、設(shè)計、原料采購、倉儲運輸、訂單處理、批發(fā)經(jīng)營、零售。在主要從事產(chǎn)品制造的企業(yè)（單位）中，為產(chǎn)品銷售而進行的機械與設(shè)備的組裝與安裝活動，按其主要活動歸類包括： 一、現(xiàn)狀2

2、008年，我國工業(yè)增加值129112億元，比2007年增長9.5%。規(guī)模以上工業(yè)增加值增長12.9%，其中國有及國有控股企業(yè)增長9.1%；集體企業(yè)增長8.1%，股份制企業(yè)增長15.0%，外商及港澳臺商投資企業(yè)增長9.9%；私營企業(yè)增長20.4%。分輕重工業(yè)看，輕工業(yè)增長12.3%，重工業(yè)增長13.2%。 2008年規(guī)模以上工業(yè)中，煤炭開采和洗選業(yè)增加值比2007年增長19.1%，石油和天然氣開采業(yè)增長6.1%，文教體育用品制造業(yè)增長18.2%，燃氣生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)增長26.8%，農(nóng)副食品加工業(yè)增長15.0%，通用設(shè)備制造業(yè)增長16.9%，交通運輸設(shè)備制造業(yè)增長15.2%，通信設(shè)備、計算機及其它電子

3、設(shè)備制造業(yè)增長12.0%，電氣機械及器材制造業(yè)增長18.1%，化學(xué)纖維制造業(yè)增長2.2%。6大高耗能行業(yè)比2007年增長10.0%，其中，非金屬礦物制品業(yè)增長16.9%，黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)增長8.2%，化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)增長10.0%，有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)增長12.3%，電力熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)增長8.6%，石油加工煉焦及核燃料加工業(yè)增長4.3%。高技術(shù)制造業(yè)增加值比2007年增長14.0%。 2008年，我國建筑業(yè)實現(xiàn)增加值17071億元，比2007年增長7.1%。全國具有資質(zhì)等級的總承包和專業(yè)承包建筑業(yè)企業(yè)實現(xiàn)利潤1756億元，增長12.5%，其中國有及國有控股企業(yè)509億元

4、，增長21.8%；上繳稅金2058億元，增長20.0%，其中國有及國有控股企業(yè)771億元，增長24.7%。 利用外資方面，一直以來制造業(yè)均居于主導(dǎo)地位。2008年，制造業(yè)利用外資項目個數(shù)達到11568個，占全部利用外資項目個數(shù)的42.04%，比2007年減少39.73%；實際使用外資金額498.9億美元，占全部實際利用外資額的54%，比2007年減少22.10%。 二、優(yōu)勢及劣勢優(yōu)勢（1）我國勞動力成本低，在勞動密集型產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品領(lǐng)域占優(yōu)勢，競爭力強。而且中國的勞動力素質(zhì)也比較高，比如，在廣東、浙江一帶的勞動力都是農(nóng)村出來的高中生，這些人的素質(zhì)相當不錯； （2）我國潛在消費市場大，能夠容納這些產(chǎn)

5、品，促進這些產(chǎn)品很快地形成規(guī)模經(jīng)濟。通常，一個國家的產(chǎn)品首先要在國內(nèi)銷售，取得了一定的經(jīng)驗，達到一定的產(chǎn)量規(guī)模以后，再走向國際市場。中國這么大的國內(nèi)消費市場為產(chǎn)品的開發(fā)、發(fā)展創(chuàng)造了基本條件； （3）制造業(yè)基礎(chǔ)比較完善。改革開放20多年來，我國制造業(yè)的發(fā)展取得了舉世矚目的成就，作為國民經(jīng)濟的主體和支柱性產(chǎn)業(yè)，制造業(yè)為今后我國國民經(jīng)濟的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。進入二十一世紀，我國制造業(yè)的發(fā)展面臨的國際和國內(nèi)環(huán)境發(fā)生了深刻變化，加入世貿(mào)組織，使我國的經(jīng)濟體制改革和對外開放進入到一個更加廣闊和深層次的階段； （4）制造業(yè)生產(chǎn)比較集中，大部分分布在相關(guān)資源較為豐富的地區(qū)。國家十分重視制造業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，

6、因此我國好多大型制造業(yè)的生產(chǎn)資源基礎(chǔ)比較好，并且在經(jīng)濟調(diào)控中的市場導(dǎo)向作用也很有利于制造業(yè)的發(fā)展。 劣勢（1）技術(shù)開發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱； （2）企業(yè)缺乏活力； （3）管理機制、管理思想落后，阻礙了生產(chǎn)力的發(fā)展； （4）市場機制不完善，競爭不完全；我們不具備市場經(jīng)濟所需的基本的法律； （5）重制造，輕研發(fā)；我們許多產(chǎn)品產(chǎn)量都居世界第一位，做得雖然很大，但是研發(fā)很多都是從國外引進來的。比如彩色電視機，我們的顯像管都是買進的，雖然對買進的技術(shù)作了改進，不會在知識產(chǎn)權(quán)方面產(chǎn)生糾紛，但是我們沒有原創(chuàng)技術(shù)； （6）產(chǎn)品缺乏世界品牌； （7）機械化程度不高，效率低下。 三、國內(nèi)外的差距1、結(jié)構(gòu)不合理我國裝

7、備制造業(yè)普通產(chǎn)品總量過剩，而體現(xiàn)競爭力的重大技術(shù)裝備卻不能滿足要求。機械產(chǎn)品進出口逆差逐年加大,長期以來缺乏具有工程設(shè)計、系統(tǒng)成套和工程總承包能力的工程公司，致使大量附加值較高的成套裝備市場不得不讓給外商。 我們現(xiàn)在很多單體設(shè)備做得不錯，但缺乏成套設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)計不行。比如在寶鋼，設(shè)備都是國內(nèi)生產(chǎn)的，但整個系統(tǒng)卻標著SMS（德國西馬克）。這種整個系統(tǒng)的成套所攝取的附加值一般是20%以上，也就是說，我們有20%以上的這種高附加值都被國外的公司白白拿走了。這就是結(jié)構(gòu)問題，單體設(shè)備做得很好，但成套能力差，這就是真實的差距。 2、生產(chǎn)效率低我國制造業(yè)產(chǎn)品技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)和管理技術(shù)的研究、應(yīng)用與工業(yè)發(fā)達國家

8、相比有較大差距，特別是在勞動生產(chǎn)率、工業(yè)增加值率、能源消耗等方面的差距更大。2000年，我國制造業(yè)的勞動生產(chǎn)率為3.82萬元/人年，約為美國的4.38% 、日本的4.07% 、德國的5.56%；我國制造業(yè)的增加值率為26.23%。自動化和生產(chǎn)率的提高和就業(yè)率沒有關(guān)系。技術(shù)創(chuàng)新薄弱已成為制約我國由世界加工基地轉(zhuǎn)變?yōu)槭澜缰圃旎氐年P(guān)鍵因素。主要表現(xiàn)在兩個方面： 第一，大部分技術(shù)依賴從國外引進。 主要機械產(chǎn)品的大部分技術(shù)依靠從國外引進，原創(chuàng)性產(chǎn)品和技術(shù)極少；而企業(yè)又不能處理好引進、消化、吸收和自主創(chuàng)新的關(guān)系，缺乏消化吸收及創(chuàng)新的資金和優(yōu)秀人才，基本停留在仿制、實現(xiàn)國產(chǎn)化的低層次階段，尚未形成自主開發(fā)

9、的良性循環(huán)，有些技術(shù)經(jīng)過一段時間后還要重復(fù)引進。 第二，裝備制造業(yè)發(fā)展嚴重滯后。 裝備制造業(yè)是制造業(yè)的核心，制造業(yè)技術(shù)水平的提高很大程度上取決于裝備的現(xiàn)代化。我國裝備制造業(yè)占制造業(yè)的比重明顯偏低，發(fā)展嚴重滯后，已帶來嚴重后果。其嚴重滯后有兩個突出的表現(xiàn)： （1）國民經(jīng)濟和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需要的裝備已形成依賴進口的局面。2001年，全國進口裝備制造業(yè)產(chǎn)品額1100億美元左右，占全國外貿(mào)進口總額的48%左右，出口為1000億美元左右，占全國外貿(mào)出口總額的38%左右，進出口逆差為100億美元左右。2001年當年進口用匯折合人民幣9130億元左右，加上各種費用可達10000億元左右，而當年全國固定資產(chǎn)

10、投資中設(shè)備、工具、器具購置費只有8834億元。雖然進口設(shè)備不完全用于固定資產(chǎn)投資，但進口設(shè)備仍占國家建設(shè)投資中的很大部分。據(jù)統(tǒng)計，光纖制造裝備的100%、集成電路芯片制造裝備的85%、大型成套石油化工裝備的80%、轎車工業(yè)裝備、數(shù)控機床、紡織機械和膠印設(shè)備的70%由進口產(chǎn)品占領(lǐng)。 （2）系統(tǒng)設(shè)計，成套能力薄弱。成套能力和成套水平是裝備制造技術(shù)水平最直觀、最集中的表現(xiàn)。改革開放20年來，通過引進技術(shù)、合作設(shè)計、合作生產(chǎn)、自主開發(fā)等多條途徑，已能生產(chǎn)大批高水平、高質(zhì)量的單機產(chǎn)品，但由于對工藝流程研究不夠，沒有掌握系統(tǒng)成套技術(shù)，缺乏一批具有系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)成套和工程總承包能力的供應(yīng)商，大量的成套設(shè)備市

11、場不得不拱手讓給外商。常常是大部分，甚至90%的單機由國內(nèi)企業(yè)制造，但大部分利潤卻被外商拿走。就中國制造業(yè)的現(xiàn)狀，你有什么想法？舉例導(dǎo)入舉例分析說明結(jié)合實例分析討論法分析結(jié)合實際舉例舉例分析提問學(xué)生總結(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教 學(xué) 內(nèi) 容備 注組織教學(xué)提問導(dǎo)言檢查學(xué)生出勤同學(xué)們，你們了解的先進制造技術(shù)有哪些？任務(wù)二 先進制造技術(shù)的內(nèi)涵與特征先進制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology，簡稱為AMT）是指微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等先進技術(shù)給傳統(tǒng)制造技術(shù)帶來的種種變化與新型系統(tǒng)。具體地說，就是指集機械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)

12、、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。主要包括：計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造、集成制造系統(tǒng)等。AMT是制造業(yè)企業(yè)取得競爭優(yōu)勢的必要條件之一，但并非充分條件，其優(yōu)勢還有賴于能充分發(fā)揮技術(shù)威力的組織管理，有賴于技術(shù)、管理和人力資源的有機協(xié)調(diào)和融合。一、什么是先進制造技術(shù)(AMT)先進制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology),人們往往用AMT來概括由于微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等給傳統(tǒng)制造技術(shù)帶來的種種變化與新型系統(tǒng)。具體地說，就是指集機械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。主要包括：計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造、集成

13、制造系統(tǒng)等。AMT是制造業(yè)企業(yè)取得競爭優(yōu)勢的必要條件之一，但并非充分條件，其優(yōu)勢還有賴于能充分發(fā)揮技術(shù)威力的組管理，有賴于技術(shù)、管理和人力資源的有機協(xié)調(diào)和融合。 二、主體技術(shù)群它包括兩個基本部分:有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)和工藝技術(shù)。 (1)面向制造的設(shè)計技術(shù)群面向制造的設(shè)計技術(shù)群系指用于生產(chǎn)準備(制造準備)的工具群和技術(shù)群。設(shè)計技術(shù)對新產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)費用、產(chǎn)品質(zhì)量以及新產(chǎn)品上市時間都有很大影響。產(chǎn)品和制造工藝的設(shè)計可以采用一系列工具,例如計算機輔助設(shè)計(CAD)以及工藝過程建模和仿真等,生產(chǎn)設(shè)施、裝備和工具,甚至整個制造企業(yè)都可以采用先進技術(shù)更有效地進行設(shè)計。近幾年發(fā)展起來的產(chǎn)品和工藝的并行設(shè)計具有雙重

14、目的,一是縮短新產(chǎn)品上市的周期,二是可以將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢物減少到最低程度,使最終產(chǎn)品成為可回收、可再利用的,因此對實現(xiàn)面向保護環(huán)境的制造而言是必不可少的。 (2)制造工藝技術(shù)群(加工和裝配技術(shù)群)制造工藝技術(shù)群是指用于物質(zhì)產(chǎn)品(物理實體產(chǎn)品)生產(chǎn)的過程及設(shè)備。例如,模塑成形、鑄造、沖壓、磨削等。隨著高新技術(shù)的不斷滲入,傳統(tǒng)的制造工藝和裝備正在產(chǎn)生質(zhì)的變化。制造工藝技術(shù)群是有關(guān)加工和裝配的技術(shù),也是制造技術(shù)或稱生產(chǎn)技術(shù)的傳統(tǒng)領(lǐng)域。 先進制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technique，縮寫AMT)，AMT是中國1995年列入為提高工業(yè)質(zhì)量及效益的重點開發(fā)推廣項目，該

15、技術(shù)廣涉信息、機械、電子、材料、能源、管理等方面的知識。因此，該技術(shù)的發(fā)展對推動國民經(jīng)濟的發(fā)展有著重要的作用。就目前世界的經(jīng)濟發(fā)展來看，以美國、日本、西歐為代表的工業(yè)化國家在AMT上都有雄厚的實力。 AMT發(fā)展歷程: 人類漫長的歷史發(fā)展中，使用工具、制造工具進行產(chǎn)品制造是基本生產(chǎn)活動之一。直到18世紀中葉產(chǎn)業(yè)革命以前，制造都是手工作業(yè)和作坊式生產(chǎn)。 產(chǎn)業(yè)革命中誕生的能源機器（蒸汽機）、作業(yè)機器（織機）和工具機器（機床），為制造活動提供了能源和技術(shù)，并開拓了新的產(chǎn)品市場。 經(jīng)過100多年的技術(shù)積累和市場開拓，到19世紀末制造業(yè)已初步形成。其主要生產(chǎn)方式是機械化加電氣化的批量生產(chǎn)。 20世紀上半葉

16、，以機械技術(shù)和機電自動化技術(shù)為基礎(chǔ)的制造業(yè)的生產(chǎn)空前發(fā)展。以大批量生產(chǎn)為主的機械制造業(yè)成為制造活動的主體。 20世紀中葉（1946年）電子計算機問世。 在計算機誕生2年后，由于飛機制造（飛機蒙皮壁板、梁架）的需要，在美國發(fā)明了數(shù)字控制（NC）機床。不久計算機又開始用于輔助編制NC機床的加工程序，推出了自動編程工具APT語言（Automatically Programmed tools），此后CNC、DNC、FMC、FMS、CAX、MIS、MRP、MRPII、ERP、PDM、Web-M等數(shù)字化制造技術(shù)相繼問世和應(yīng)用。 先進制造技術(shù)是一門綜合性、交叉性前沿學(xué)科和技術(shù)，學(xué)科跨度大，內(nèi)容廣泛，涉及制造

17、業(yè)生產(chǎn)與技術(shù)、經(jīng)營管理、設(shè)計、制造、市場各個方面。先進制造技術(shù)就是在傳統(tǒng)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)與機、光、電一體化技術(shù)等方面的最新進展，不斷發(fā)展完善。 三、支撐技術(shù)群支撐技術(shù)群是指支持設(shè)計和制造工藝兩方面取得進步的基礎(chǔ)性的核心技術(shù)?；镜纳a(chǎn)過程需要一系列的支撐技術(shù),諸如:測試和檢驗、物料搬運、生產(chǎn)(作業(yè))計劃的控制以及包裝等。它們也是用于保證和改善主體技術(shù)的協(xié)調(diào)運行所需的技術(shù),是工具、手段和系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)技術(shù)。支撐技術(shù)群包括: (1)信息技術(shù):接口和通信、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、集成框架、軟件工程人工智能、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策支持系統(tǒng)。 (2)標準和框架：數(shù)據(jù)標

18、準、產(chǎn)品定義標準、工藝標準、檢驗標準、接口框架。 (3)機床和工具技術(shù)。 (4)傳感器和控制技術(shù)：單機加工單元和過程的控制、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器和傳感器組合、生產(chǎn)作業(yè)計劃。 (5)其它 四、制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施是指為了管理好各種適當?shù)募夹g(shù)群的開發(fā)并鼓勵這些技術(shù)在整個國家工業(yè)(基地)內(nèi)推廣應(yīng)用而采取的各種方案和機制。由于技術(shù)只有應(yīng)用適當?shù)貢a(chǎn)生效用,所以其技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的各要素和基本技術(shù)本身同樣重要。這些要素包括了車間工人、工程技術(shù)人員和管理人員在各種先進生產(chǎn)技術(shù)和方案方面的培訓(xùn)和教育,這些技術(shù)和方案將提高企業(yè)的生產(chǎn)競爭力。可以說,制造技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施是使制造技術(shù)適應(yīng)具體企業(yè)應(yīng)用環(huán)境充分發(fā)揮

19、其功能、取得最佳效益的一系列措施,是使先進的制造技術(shù)與企業(yè)組織管理體制和使用技術(shù)的人員協(xié)調(diào)工作的系統(tǒng)工程,是先進制造技術(shù)生長和壯大的土壤,因而是其不可分割的一個組成部分。先進制造技術(shù)是促進科技和經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)。 五、先進制造技術(shù)的提出及背景1993年，美國政府批準了由聯(lián)邦科學(xué)、工程與技術(shù)協(xié)調(diào)委員會（FCCSET）主持實施的先進制造技術(shù)計劃（Advanced Manufacturing TechnologyAMT）計劃 先進制造技術(shù)計劃（Advanced Manufacturing TechnologyAMT)是美國根據(jù)本國制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機遇,為增強制造業(yè)的競爭力和促進國家經(jīng)濟增長,首先提出

20、了先進制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology)的概念。此后,歐洲各國、日本以及亞洲新興工業(yè)化國家如韓國等也相繼作出響應(yīng)。 六、先進制造技術(shù)的特點(1)先進制造技術(shù)是制造技術(shù)的最新發(fā)展階段,是面向21世紀的技術(shù),制造業(yè)是社會物質(zhì)文明的保證,是與人類社會一起動態(tài)發(fā)展的,因此,制造技術(shù)必然也將隨著科技進步而不斷更新。先進制造技術(shù)是制造技術(shù)的最新發(fā)展階段,是由傳統(tǒng)的制造技術(shù)發(fā)展而來,保持了過去制造技術(shù)中的有效要素;但隨著高新技術(shù)的滲入和制造環(huán)境的變化,已經(jīng)產(chǎn)生了質(zhì)的變化,先進制造技術(shù)是制造技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的一個完整的技術(shù)群,是一類具有明確范疇的新的技術(shù)

21、領(lǐng)域,是面向21世紀的技術(shù)。 (2)先進制造技術(shù)是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù),先進制造技術(shù)應(yīng)能適合于在工業(yè)企業(yè)推廣并可取得很好的經(jīng)濟效益,先進制造技術(shù)的發(fā)展往往是針對某一具體的制造業(yè)(如汽車工業(yè)、電子工業(yè))的需求而發(fā)展起來的適用的先進制造技術(shù),有明顯的需求導(dǎo)向的特征。先進制造技術(shù)不是以追求技術(shù)的高新度為目的,而是注重產(chǎn)生最好的實踐效果,以提高企業(yè)的競爭力和促進國家經(jīng)濟增長和綜合實力為目標。 (3)先進制造技術(shù)是面向全球競爭的目前每一國家都處于全球化市場中。一個國家的先進制造技術(shù)是支持該國制造業(yè)在全球范圍市場的競爭力。因此,先進制造技術(shù)的主體應(yīng)具有世界水平。但是,每個國家的國情也將影響到從現(xiàn)有的制造技術(shù)

22、水平向先進制造技術(shù)的過渡戰(zhàn)略和措施。我國正在以前所未有的速度進入全球化的國際市場,開發(fā)和應(yīng)用適合國情的先進制造技術(shù)勢在必行。 七、其先進制造技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)1 成組技術(shù)(GT) 成組技術(shù)(GT)揭示和利用事物間的相似性，按照一定的準則分類成組，同組事物采用同一方法進行處理，以便提高效益的技術(shù)，稱為成組技術(shù)。在機械制造工程中，成組技術(shù)是計算機輔助制造的基礎(chǔ)，將成組哲理用于設(shè)計、制造和管理等整個生產(chǎn)系統(tǒng)，改變多品種小批量生產(chǎn)方式，獲得最大的經(jīng)濟效益。 成組技術(shù)的核心是成組工藝，它是將結(jié)構(gòu)、材料、工藝相近似的零件組成一個零件族(組)，按零件族制定工藝進行加工，擴大批量、減少品種、便于采用高效方法

23、、提高勞動生產(chǎn)率。零件的相似性是廣義的，在幾何形狀、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性為基本相似性，以基本相似性為基礎(chǔ)，在制造、裝配等生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等方面所導(dǎo)出的相似性，稱為二次相似性或派生相似性。 2 敏捷制造(AM) 敏捷制造(AM)是指企業(yè)實現(xiàn)敏捷生產(chǎn)經(jīng)營的一種制造哲理和生產(chǎn)模式。敏捷制造包括產(chǎn)品制造機械系統(tǒng)的柔性、員工授權(quán)、制造商和供應(yīng)商關(guān)系、總體品質(zhì)管理及企業(yè)重構(gòu)。敏捷制造是借助于計算機網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造有多個企業(yè)參加的“VM”環(huán)境，以競爭合作的原則，在虛擬制造環(huán)境下動態(tài)選擇合作伙伴，組成面向任務(wù)的虛擬公司，進行快速和最佳生產(chǎn)。 3 并行工程(CE) 并行工程(CE

24、)是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造過程和支持過程)進行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式。在傳統(tǒng)的串行開發(fā)過程中，設(shè)計中的問題或不足，要分別在加工、裝配或售后服務(wù)中才能被發(fā)現(xiàn)，然后再修改設(shè)計，改進加工、裝配或售后服務(wù)(包括維修服務(wù))。而并行工程就是將設(shè)計、工藝和制造結(jié)合在一起，利用計算機互聯(lián)網(wǎng)并行作業(yè)，大大縮短生產(chǎn)周期。 4 快速成型技術(shù)(RPM) 快速成型技術(shù)(RPM)是集CAD/CAM技術(shù)、激光加工技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和新材料等技術(shù)領(lǐng)域的最新成果于一體的零件原型制造技術(shù)。它不同于傳統(tǒng)的用材料去除方式制造零件的方法，而是用材料一層一層積累的方式構(gòu)造零件模型。它利用所要制造零件的三維CAD模型數(shù)據(jù)

25、直接生成產(chǎn)品原型，并且可以方便地修改CAD模型后重新制造產(chǎn)品原型。由于該技術(shù)不像傳統(tǒng)的零件制造方法需要制作木模、塑料模和陶瓷模等，可以把零件原型的制造時間減少為幾天、幾小時，大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，減少了開發(fā)成本。隨著計算機技術(shù)的決速發(fā)展和三維CAD軟件應(yīng)用的不斷推廣，越來越多的產(chǎn)品基于三維CAD設(shè)計開發(fā)，使得快速成型技術(shù)的廣泛應(yīng)用成為可能?？焖俪尚渭夹g(shù)已廣泛應(yīng)用于宇航、航空、汽車、通訊、醫(yī)療、電子、家電、玩具、軍事裝備、工業(yè)造型(雕刻)、建筑模型、機械行業(yè)等領(lǐng)域。 5 虛擬制造技術(shù)(VMT) 虛擬制造技術(shù)(VMT)以計算機支持的建模、仿真技術(shù)為前提，對設(shè)計、加工制造、裝配等全過程進行統(tǒng)一建模

26、，在產(chǎn)品設(shè)計階段，實時并行模擬出產(chǎn)品未來制造全過程及其對產(chǎn)品設(shè)計的影響，預(yù)測出產(chǎn)品的性能、產(chǎn)品的制造技術(shù)、產(chǎn)品的可制造性與可裝配性，從而更有效地、更經(jīng)濟地靈活組織生產(chǎn)，使工廠和車間的設(shè)計布局更合理、有效，以達到產(chǎn)品開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最高化。虛擬制造技術(shù)填補了CAD/ CAM技術(shù)與生產(chǎn)全過程、企業(yè)管理之間的技術(shù)缺口，把產(chǎn)品的工藝設(shè)計、作業(yè)計劃、生產(chǎn)調(diào)度、制造過程、庫存管理、成本1核算、零部件采購等企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動在產(chǎn)品投入之前就在計算機上加以顯示和評價，使設(shè)計人員和工程技術(shù)人員在產(chǎn)品真實制造之前，通過計算機虛擬產(chǎn)品來預(yù)見可能發(fā)生的問題和后果。虛擬制造系統(tǒng)的關(guān)鍵

27、是建模，即將現(xiàn)實環(huán)境下的物理系統(tǒng)映射為計算機環(huán)境下的虛擬系統(tǒng)。虛擬制造系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品是虛擬產(chǎn)品，但具有真實產(chǎn)品所具有的一切特征。 6 智能制造(IM) 智能制造(IM)是制造技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程與人工智能等學(xué)科互相滲透、互相交織而形成的一門綜合技術(shù)。其具體表現(xiàn)為：智能設(shè)計、智能加工、機器人操作、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能調(diào)度與管理、智能裝配、智能測量與診斷等。它強調(diào)通過“智能設(shè)備”和“自治控制”來構(gòu)造新一代的智能制造系統(tǒng)模式。 智能制造系統(tǒng)具有自律能力、自組織能力、自學(xué)習與自我優(yōu)化能力、自修復(fù)能力，因而適應(yīng)性極強，而且由于采用VR技術(shù)，人機界面更加友好。因此，智能制造技術(shù)的研究開發(fā)對于

28、提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)、降低成本，提高制造業(yè)市場應(yīng)變能力、國家經(jīng)濟實力和國民生活水準，具有重要意義。 八、制造技術(shù)的進步制造技術(shù)是制造業(yè)所使用的一切生產(chǎn)技術(shù)的總稱，是將原材料和其他生產(chǎn)要素經(jīng)濟合理地轉(zhuǎn)化為可直接使用的具有較高附加值的成品/半成品和技術(shù)服務(wù)的技術(shù)群。近兩百年來.在市場需求不斷變化的驅(qū)動下，制造業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模沿著“小批量少品種、大批量多品種、變批量”的方向發(fā)展。在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的推動下，制造業(yè)的資源配置沿著“勞動密集設(shè)備密集信息密集知識密集”的方向發(fā)展。與之相適應(yīng)，制造技術(shù)的生產(chǎn)方式沿著“手工機械化單機自動化。剛性流水自動化柔性自動化智能自動化”的方向發(fā)展。從而推動了制造業(yè)的不斷發(fā)

29、展，促進了制造業(yè)的不斷進步。 舉例導(dǎo)入舉例分析說明結(jié)合實例分析討論法分析結(jié)合實際舉例舉例分析提問學(xué)生總結(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教 學(xué) 內(nèi) 容備 注組織教學(xué)提問導(dǎo)言檢查學(xué)生出勤中國制造業(yè)的現(xiàn)狀？任務(wù)三 虛擬建模技術(shù)虛擬仿真（Virtual Reality），仿真（simulation）技術(shù)，或稱為模擬技術(shù)，就是用一個系統(tǒng)模仿另一個真實系統(tǒng)的技術(shù)。 工程力學(xué)（虛擬仿真方向），隸屬于遼寧工程技術(shù)大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)院現(xiàn)有3個本科專業(yè)之一，本專業(yè)是國內(nèi)首創(chuàng)專業(yè)，注重力學(xué)與計算機兩大領(lǐng)域的交叉與結(jié)合，重點培養(yǎng)方向是工程中力學(xué)問題的數(shù)值計算與仿真。 一、原理虛擬仿真實際上是一種可創(chuàng)建和體驗虛擬世界（Virtual Wor

30、ld）的計算機系統(tǒng)。此種虛擬世界由計算機生成，可以是現(xiàn)實世界的再現(xiàn)，亦可以是構(gòu)想中的世界，用戶可借助視覺、聽覺及觸覺等多種傳感通道與虛擬世界進行自然的交互。它是以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界,并通過頭盔顯示器（HMD）、數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設(shè)備，提供用戶一個觀測與該虛擬世界交互的三維界面，使用戶可直接參與并探索仿真對象在所處環(huán)境中的作用與變化，產(chǎn)生沉浸感。VR技術(shù)是計算機技術(shù)、計算機圖形學(xué)、計算機視覺、視覺生理學(xué)、視覺心理學(xué)、仿真技術(shù)、微電子技術(shù)、多媒體技術(shù)、信息技術(shù)、立體顯示技術(shù)、傳感與測量技術(shù)、軟件工程、語音識別與合成技術(shù)、人機接口技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及人工

31、智能技術(shù)等多種高新技術(shù)集成之結(jié)晶。其逼真性和實時交互性為系統(tǒng)仿真技術(shù)提供有力的支撐。 二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的含義虛擬與現(xiàn)實兩詞具有相互矛盾的含義，把這兩個詞放在一起，似乎沒有意義，但是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展卻賦予了它新的含義。虛擬現(xiàn)實的明確定義不太好說，按最早提出虛擬現(xiàn)實概念的學(xué)者J.Laniar的說法，虛擬現(xiàn)實，又稱假想現(xiàn)實，意味著“用電子計算機合成的人工世界”。從此可以清楚地看到，這個領(lǐng)域與計算機有著不可分離的密切關(guān)系，信息科學(xué)是合成虛擬現(xiàn)實的基本前提。生成虛擬現(xiàn)實需要解決以下三個主要問題： 以假亂真的存在技術(shù)。即，怎樣合成對觀察者的感官器官來說與實際存在相一致的輸入信息，也就是如何可以產(chǎn)生與現(xiàn)實環(huán)境

32、一樣的視覺，觸覺，嗅覺等。 相互作用。觀察者怎樣積極和能動地操作虛擬現(xiàn)實，以實現(xiàn)不同的視點景象和更高層次的感覺信息。實際上也就是怎么可以看得更像，聽得更真等等。 自律性現(xiàn)實。感覺者如何在不意識到自己動作、行為的條件下得到栩栩如生的現(xiàn)實感。在這里，觀察者、傳感器、計算機仿真系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)構(gòu)成了一個相互作用的閉環(huán)流程。 今天，虛擬現(xiàn)實已經(jīng)發(fā)展成一門涉及計算機圖形學(xué)、精密傳感機構(gòu)、人機接口及實時圖像處理等領(lǐng)域的綜合性學(xué)科。虛擬現(xiàn)實技術(shù)分虛擬實景（境）技術(shù)（如虛擬游覽故宮博物館）與虛擬虛景（境）技術(shù)（如虛擬現(xiàn)實環(huán)境生成、虛擬設(shè)計的波音777飛機等）兩大類。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和交叉領(lǐng)域非常廣泛，幾乎

33、到了無所不包、無孔不入的地步，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)戰(zhàn)場環(huán)境，虛擬現(xiàn)實作戰(zhàn)指揮模擬，飛機、船舶、車輛虛擬現(xiàn)實駕駛訓(xùn)練，飛機、導(dǎo)彈、輪船與轎車的虛擬制造（含系統(tǒng)的虛擬設(shè)計），虛擬現(xiàn)實建筑物的展示與參觀，虛擬現(xiàn)實手術(shù)培訓(xùn)，虛擬現(xiàn)實游戲，虛擬現(xiàn)實影視藝術(shù)等等方面的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)的形成都有強烈的市場需求和技術(shù)驅(qū)動。權(quán)威人士斷言，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將是21世紀信息技術(shù)的代表。它的發(fā)展，不僅從根本上改變?nèi)藗兊墓ぷ鞣绞胶蜕罘绞?，勞和逸將真正結(jié)合起來，人們在享受環(huán)境中工作，在工作過程中得到享受；而且虛擬現(xiàn)實技術(shù)與美術(shù)、音樂等文化藝術(shù)的結(jié)合，將誕生人類的第九藝術(shù)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，在PC機上實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)已成為可能。所以

34、，目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)系統(tǒng)的運行趨勢為單機桌面和互聯(lián)網(wǎng)兩種主要方式，因此，它對計算機硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也有很大的刺激作用。 在喧鬧都市的辦公室中忙碌了一天的人們，多么希望自己能一步跨入一個熱帶天堂?；孟胍黄煌麩o邊的海灘，挽起褲腿站在水邊，任憑海浪輕撫腳面，椰林隨風清唱，海鷗自由翱翔，太陽在天際徐徐落下，余暉把海面染紅。這種想象能使許多人忘卻疲勞，他們在心中創(chuàng)造了一個使自己心曠神怡的幻境。但是如果那景象三維立體、細致入微，如果你能看到自己用手拾起一片貝殼，這個幻境就會變得活靈活現(xiàn)，你就會認為自己實際已去過了那個海島。現(xiàn)在，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的“休息機”可以為人們提供這種跨越空間的手段。

35、三、虛擬仿真的特點具有沉浸性（immersion）、交互性（interaction）和構(gòu)想性（imagination），使人們能沉浸其中，超越其上，出入自然，形成具有交互效能多維化的信息環(huán)境。 目前業(yè)界很多虛擬現(xiàn)實公司只能提供三維漫游等簡單的視景開發(fā)支持，其擁有的幾何模型干涉檢查、交互操作支持等也非常簡單，而為此特殊開發(fā)的專用模塊不但價格昂貴，且源代碼有限開放難以滿足用戶個性化開發(fā)應(yīng)用需求。真正的虛擬仿真應(yīng)提供復(fù)雜場景圖形、聲音、交互操作、干涉檢查等多方面的支持，從而可以簡化應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，提供應(yīng)用系統(tǒng)的功能和性能。平臺系統(tǒng)表現(xiàn)為一個視景和聲音開發(fā)支撐平臺和多個開發(fā)支持工具（幾何對象干涉檢查工

36、具包、通用虛擬手開發(fā)工具包、粒子生成與控制工具、不規(guī)則幾何體構(gòu)造工具、流場可視化工具包）?？梢詾橛脩籼峁└黝怴R應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。概括地說，虛擬現(xiàn)實是人們通過計算機對復(fù)雜數(shù)據(jù)進行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。 虛擬現(xiàn)實中的“現(xiàn)實”是泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環(huán)境，它可以是實際上可實現(xiàn)的，也可以是實際上難以實現(xiàn)的或根本無法實現(xiàn)的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實是指用計算機生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實現(xiàn)特殊的目的，即

37、人是這種環(huán)境的主宰。 四、虛擬仿真的應(yīng)用虛擬仿真在城市規(guī)劃中的應(yīng)用 城市規(guī)劃一直是對全新的可視化技術(shù)需求最為迫切的領(lǐng)域之一，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以廣泛的應(yīng)用在城市規(guī)劃的各個方面，并帶來切實且可觀的利益： 展現(xiàn)規(guī)劃方案虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的沉浸感和互動性不但能夠給用戶帶來強烈、逼真的感官沖擊，獲得身臨其境的體驗，還可以通過其數(shù)據(jù)接口在實時的虛擬環(huán)境中隨時獲取項目的數(shù)據(jù)資料，方便大型復(fù)雜工程項目的規(guī)劃、設(shè)計、投標、報批、管理，有利于設(shè)計與管理人員對各種規(guī)劃設(shè)計方案進行輔助設(shè)計與方案評審。 規(guī)避設(shè)計風險 虛擬現(xiàn)實所建立的虛擬環(huán)境是由基于真實數(shù)據(jù)建立的數(shù)字模型組合而成，嚴格遵循工程項目設(shè)計的標準和要求建立逼真的三維

38、場景，對規(guī)劃項目進行真實的“再現(xiàn)”。用戶在三維場景中任意漫游，人機交互，這樣很多不易察覺的設(shè)計缺陷能夠輕易地被發(fā)現(xiàn)，減少由于事先規(guī)劃不周全而造成的無可挽回的損失與遺憾，大大提高了項目的評估質(zhì)量。 加快設(shè)計速度運用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，我們可以很輕松隨意的進行修改，改變建筑高度，改變建筑外立面的材質(zhì)、顏色，改變綠化密度，只要修改系統(tǒng)中的參數(shù)即可。從而大大加快了方案設(shè)計的速度和質(zhì)量，提高了方案設(shè)計和修正的效率，也節(jié)省了大量的資金，提供合作平臺 。 虛擬仿真在地產(chǎn)行業(yè)的應(yīng)用 通過樓盤虛擬可體現(xiàn)樓盤在未來的真實景觀、周邊的環(huán)境及配套設(shè)施，可以驗證客戶所購買的單位與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系、通過該戶型的窗戶可真切的看

39、到未來屬于自己的景觀。給客戶提供一種嶄新的方式展示、宣傳樓盤；完美體現(xiàn)了客戶的設(shè)計方案，通過第一人稱角色切換，給予購房者以真實在場，親臨其景的感受；在同一角度，對同一戶型嘗試不同的裝潢設(shè)計；實時變換房間的裝修材料，使購房者體驗不同的裝修風格設(shè)計。 虛擬仿真在數(shù)字校園方面的應(yīng)用 通過三維仿真技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要在校園生活各個方面的滲透和融合，建立了基于GIS平臺的三維數(shù)字校園管理系統(tǒng)。實現(xiàn)在圖形化、可視化和形象化狀態(tài)下的校園信息查詢定位、教學(xué)教育設(shè)施管理、學(xué)區(qū)規(guī)劃管理和部件管理等。學(xué)校管理部門能夠通過系統(tǒng)對校園的任意角落進行全方位的管理和掌控，為可持續(xù)發(fā)展提供解決方法、手段和決策

40、支持；學(xué)生和社會大眾可以通過該系統(tǒng)了解學(xué)校的詳細情況，是學(xué)校面向社會宣傳的快速通道。 虛擬仿真在旅游業(yè)的應(yīng)用 隨著科技的高速發(fā)展虛擬旅游逐漸走入人們的生活，凡拓公司利用虛擬現(xiàn)技術(shù)可以通過互聯(lián)網(wǎng)和制作的仿真場景到達自己想去的地方。這就是虛擬旅游，凡拓公司是通過實地拍照，現(xiàn)場測量為基礎(chǔ)，真實的再現(xiàn)旅游景點。讓人們通過VR場景的漫游了解和體驗旅游景點。 五、虛擬仿真在娛樂、藝術(shù)與教育方面的應(yīng)用豐富的感覺能力與3D顯示環(huán)境使得VR成為理想的視頻游戲工具。由于在娛樂方面對VR的真實感要求不是太高，故近些年來VR在該方面發(fā)展最為迅猛。如Chicago（芝加哥）開放了世界上第一臺大型可供多人使用的VR娛樂系

41、統(tǒng)，其主題是關(guān)于3025年的一場未來戰(zhàn)爭；英國開發(fā)的稱為“Virtuality”的VR游戲系統(tǒng)，配有HMD，大大增強了真實感；1992年的一臺稱為“Legeal Qust”的系統(tǒng)由于增加了人工智能功能，使計算機具備了自學(xué)習功能，大大增強了趣味性及難度，使該系統(tǒng)獲該年度VR產(chǎn)品獎。另外在家庭娛樂方面VR也顯示出了很好的前景。 工程力學(xué)(虛擬仿真工程) 本專業(yè)設(shè)有虛擬仿真實驗室，建立了北京昊華認識實習基地、阜礦恒大實習基地、阜礦五龍認識實習基地。 本專業(yè)是國內(nèi)首創(chuàng)專業(yè)，注重力學(xué)與計算機兩大領(lǐng)域的交叉與結(jié)合，重點培養(yǎng)方向是工程中力學(xué)問題的數(shù)值計算與仿真。培養(yǎng)適應(yīng)祖國現(xiàn)代化建設(shè)需要的德智體全面發(fā)展，專

42、業(yè)基礎(chǔ)扎實，知識結(jié)構(gòu)合理，掌握高科技知識，勇于創(chuàng)新，從事虛擬仿真工程設(shè)計、研究、開發(fā)的應(yīng)用型技術(shù)人才。學(xué)生畢業(yè)后，主要從事計算力學(xué)、虛擬設(shè)計、系統(tǒng)仿真、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)等方面的理論研究與實際應(yīng)用。并結(jié)合力學(xué)學(xué)科的專業(yè)知識，對虛擬仿真工程中的力學(xué)問題進行理論分析和實際計算，提出相應(yīng)的理論依據(jù)，進行科學(xué)論證。 培養(yǎng)目標：培養(yǎng)適應(yīng)我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德、智、體全面發(fā)展，獲得工程師或科學(xué)研究基本訓(xùn)練，基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高，具有較強的英語語言能力、創(chuàng)新精神和實踐能力，較全面地具備工程力學(xué)基礎(chǔ)理論知識，掌握計算力學(xué)與虛擬設(shè)計方法，具有對工程中相關(guān)力學(xué)計算問題綜合

43、分析和研究的初步能力，并具有虛擬仿真工程設(shè)計、研究、開發(fā)能力的應(yīng)用型高級專門人才。 主要課程：理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、振動力學(xué)、流體力學(xué)、有限單元法、大型工程分析軟件及應(yīng)用、虛擬設(shè)計Pro/E、虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)。 六、虛擬仿真在工業(yè)方面的應(yīng)用當今世界工業(yè)已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，大規(guī)模人海戰(zhàn)術(shù)早已不再適應(yīng)工業(yè)的發(fā)展，先進科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用顯現(xiàn)出巨大的威力，特別是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用正對工業(yè)進行著一場前所未有的革命。虛擬現(xiàn)實已經(jīng)被世界上一些大型企業(yè)廣泛地應(yīng)用到工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，對企業(yè)提高開發(fā)效率，加強數(shù)據(jù)采集、分析、處理能力，減少決策失誤，降低企業(yè)風險起到了重要的作用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的引入,將

44、使工業(yè)設(shè)計的手段和思想發(fā)生質(zhì)的飛躍,更加符合社會發(fā)展的需要,可以說在工業(yè)設(shè)計中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)是可行且必要的。 工業(yè)仿真系統(tǒng)不是簡單的場景漫游，是真正意義上用于指導(dǎo)生產(chǎn)的仿真系統(tǒng)，它結(jié)合用戶業(yè)務(wù)層功能和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)組建一套完全的仿真系統(tǒng)，可組建B/S、C/S兩種架構(gòu)的應(yīng)用，可與企業(yè)ERP、MIS系統(tǒng)無縫對接，支持SqlServer、Oracle、MySql等主流數(shù)據(jù)庫。從而實現(xiàn)石油工業(yè)仿真、電力考核仿真企業(yè)利用虛擬平臺，實時管理工廠的目的。工業(yè)仿真所涵蓋的范圍很廣，從簡單的單臺工作站上的機械裝配模擬與多人在線協(xié)同演練系統(tǒng)，到利用虛擬環(huán)境管理與控制工廠生產(chǎn)與設(shè)備運行。下面僅僅列舉一些工業(yè)仿真的教培

45、與模擬方面的應(yīng)用： 舉例導(dǎo)入舉例分析說明結(jié)合實例分析討論法分析結(jié)合實際舉例舉例分析提問學(xué)生總結(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教 學(xué) 內(nèi) 容備 注組織教學(xué)提問導(dǎo)言小結(jié)作業(yè)檢查學(xué)生出勤中國制造業(yè)的現(xiàn)狀？任務(wù)四 虛擬加工技術(shù) 在當今經(jīng)濟全球化、貿(mào)易自由化和社會信息化的形勢下，制造業(yè)的經(jīng)營戰(zhàn)略發(fā)生了很大變化，在3060年代企業(yè)追求的是規(guī)模效益，如：美國福特汽車公司、通用汽車公司相繼采用剛性流水線進行大批量生產(chǎn)；70年代更加重視降低生產(chǎn)成本，如：日本豐田公司采用準時化生產(chǎn)；80年代提高產(chǎn)品質(zhì)量成為主要目標；進入90年代新產(chǎn)品開發(fā)及交貨期成為競爭的焦點。由此產(chǎn)生了多種多樣的制造哲理，如：精益生產(chǎn)、并行工程、敏捷制造和虛擬制造等

46、，它們各有側(cè)重，從不同角度研究如何增強企業(yè)的競爭力。而虛擬制造技術(shù)是制造技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）技術(shù)是使用感官組織仿真設(shè)備和真實或虛幻環(huán)境的動態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實，使人能夠憑借直覺作用于計算機產(chǎn)生的三維仿真模型的虛擬環(huán)境?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)的虛擬制造（Virtual Manufacturing）技術(shù)是在一個統(tǒng)一模型之下對設(shè)計和制造等過程進行集成，它將與產(chǎn)品制造相關(guān)的各種過程與技術(shù)集成在三維的、動態(tài)的仿真真實過程的實體數(shù)字模型之上。其目的是在產(chǎn)品設(shè)計階段，借助建模與仿真技術(shù)及時地、并行地、模擬出產(chǎn)品未來制造過程乃至產(chǎn)品全生命周期的各

47、種活動對產(chǎn)品設(shè)計的影響，預(yù)測、檢測、評價產(chǎn)品性能和產(chǎn)品的可制造性等等。從而更加有效地、經(jīng)濟地、柔性地組織生產(chǎn)，增強決策與控制水平，有力地降低由于前期設(shè)計給后期制造帶來的回溯更改，達到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最大化。 重大作用虛擬制造也可以對想象中的制造活動進行仿真，它不消耗現(xiàn)實資源和能量，所進行的過程是虛擬過程，所生產(chǎn)的產(chǎn)品也是虛擬的。虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用將會對未來制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠影響，它的重大作用主要表現(xiàn)為： 運用軟件對制造系統(tǒng)中的五大要素（人、組織管理、物流、信息流、能量流）進行 模擬駕駛室全面仿真，使之達到了前所未有的高度集成，為先進制造技術(shù)的進一步

48、發(fā)展提供了更廣大的空間，同時也推動了相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步。 可加深人們對生產(chǎn)過程和制造系統(tǒng)的認識和理解，有利于對其進行理論升華，更好地指導(dǎo)實際生產(chǎn)，即對生產(chǎn)過程、制造系統(tǒng)整體進行優(yōu)化配置，推動生產(chǎn)力的巨大躍升。 在虛擬制造與現(xiàn)實制造的相互影響和作用過程中，可以全面改進企業(yè)的組織管理工作，而且對正確作出決策有不可估量的影響。例如：可以對生產(chǎn)計劃、交貨期、生產(chǎn)產(chǎn)量等作出預(yù)測，及時發(fā)現(xiàn)問題并改進現(xiàn)實制造過程。 虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用將加快企業(yè)人才的培養(yǎng)速度。我們都知道模擬駕駛室對駕駛員、飛行員的培養(yǎng)起到了良好作用，虛擬制造也會產(chǎn)生類似的作用。例如：可以對生產(chǎn)人員進行操作訓(xùn)練、異常工藝的應(yīng)急處理等。

49、代表性的全新概念虛擬制造”是近幾年由美國首先提出的一種全新概念。什么是虛擬制造?它包括哪些內(nèi) 虛擬制造在復(fù)雜曲面五軸聯(lián)動加工中的應(yīng)用容？這些至今仍然是人們討論的問題。很多人曾為虛擬制造進行定義，比較有代表性有： 佛羅里達大學(xué)Gloria J.Wiens的定義是： 虛擬制造是這樣一個概念，即與實際一樣在計算機上執(zhí)行制造過程。其中虛擬模型是在實際制造之前用于對產(chǎn)品的功能及可制造性的潛在問題進行預(yù)測。 (VM is a concept of executing manufacturing processes in computers as well as in the real world,?whe

50、re ?virtual models?allow for ?prediction of potential problems for product functionality and manufacturability before real manufacturing occurs.)該定義強調(diào)VM“與實際一樣”“虛擬模型”和“預(yù)測”，即著眼于結(jié)果。 美國空軍Wright實驗室的定義是： “虛擬制造是仿真、建模和分析技術(shù)及工具的綜合應(yīng)用，以增強各層制造設(shè)計和生產(chǎn)決策與控制。(VM is the integrated application of simulation,modeling an

51、d analysis technologies and tools to enhance manufacturing design and production decisions and control at all process levels.)該定義著眼于手段。 馬里蘭大學(xué)Edward Lin&etc定義是： 另一個有代表性的定義是由馬里蘭大學(xué)Edward Lin&etc給出的，“虛擬制造是一個用于增強各級決策與控制的一體化的、綜合性的制造環(huán)境?！?VM is an integrated,synthetic manufacturing environment exercised to

52、enhance all levels of decision and control.),則著眼于環(huán)境。 顯然，上述定義強調(diào)的方面是不同的，甚至也有人認為沒有必要只有一種定義。但是為了討論和交流，普遍認為，對VM進行定義是有必要的。 總結(jié)分析綜合目前國際上有代表性的文獻，對虛擬制造給出如下定義：虛擬制造是實際制造過程在計算機上的本質(zhì)實現(xiàn)，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在計算機上群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗，以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。 可以看到，“虛擬制造”雖然不是實際的制造，但卻實現(xiàn)實際制造的本質(zhì)過程，是一種通過計算機虛擬模型來模擬和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問題，提高人們的預(yù)測和決策水平，使得制造技術(shù)走出主要依賴于經(jīng)驗的狹小天地，發(fā)展到了全方位預(yù)報的新階段。 虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）技術(shù)是使用感官組織仿真設(shè)備和真實或虛幻環(huán)境的動態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實，使人能夠憑借直覺作用于計算機產(chǎn)生的三維仿真模型的虛擬環(huán)境?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)的虛擬制造（Virtual Manufacturing）技術(shù)是在一個統(tǒng)一模型之下對設(shè)計和制造等過程進行集成，它將與產(chǎn)品制造相關(guān)的各種過程與