二級(jí)計(jì)量師

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二級(jí)注冊(cè)計(jì)量師考試專(zhuān)業(yè)實(shí)務(wù)案例分析

第五章 擬實(shí)制造優(yōu)點(diǎn)及存在的問(wèn)題

對(duì)大多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)，還僅僅只有單元技術(shù)，沒(méi)有達(dá)到實(shí)現(xiàn)階段。因此，擬實(shí)制造對(duì)很多工業(yè)部門(mén)來(lái)說(shuō)仍處于醞釀階段。美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所（NIST）及美國(guó)自然科學(xué)基金會(huì)支持的幾個(gè)大學(xué)和企業(yè)聯(lián)合研究中心正在進(jìn)行擬實(shí)制造的各種單元技術(shù)及開(kāi)發(fā)方面的高級(jí)研究工作。擬實(shí)制造在改變制造設(shè)施中既有很多優(yōu)點(diǎn)，也有危險(xiǎn)與挑戰(zhàn)，必須謹(jǐn)慎從事。

擬實(shí)制造的優(yōu)點(diǎn)有：

·節(jié)省成本。

·在設(shè)計(jì)中可實(shí)現(xiàn)及時(shí)反饋。

·以軟件方式進(jìn)行產(chǎn)品和制造過(guò)程的設(shè)計(jì)及測(cè)試。

·縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間。縮短一年可降低開(kāi)發(fā)成本25%、投資成本20%和產(chǎn)品直接成本2%。

·實(shí)現(xiàn)無(wú)紙加工及過(guò)程的全程追蹤，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)建檔。

·可在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行修改及復(fù)制。

·可模仿進(jìn)入車(chē)間加工過(guò)程的一切事情，從單元模型到物料運(yùn)輸系統(tǒng)的建立、測(cè)試及修改。

·增進(jìn)對(duì)制造過(guò)程及系統(tǒng)的進(jìn)一步了解。

擬實(shí)制造的危險(xiǎn)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(shí)過(guò)程中的困難及特定裝置的操作方法。

·程序員或用戶(hù)不懂得軟件的限制或術(shù)語(yǔ)。

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

·壓縮制造過(guò)程的開(kāi)發(fā)時(shí)間是特別難處理的事情。

·對(duì)軟件需要開(kāi)發(fā)測(cè)試、驗(yàn)證算法及過(guò)程，目前對(duì)電子原型系統(tǒng)的魯棒性還一無(wú)所知。

·由于產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)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(shí)。

·其它來(lái)自擬實(shí)合作方面的問(wèn)題。

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

在擬實(shí)制造中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已成為仿真系統(tǒng)發(fā)展中的一個(gè)新方向。在這個(gè)環(huán)境中，用戶(hù)及制造工程師們通過(guò)各種虛擬現(xiàn)實(shí)工具可以實(shí)時(shí)地與對(duì)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(guó)制造業(yè)之所以應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，主要是為了實(shí)現(xiàn)下列需求：

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

·擬實(shí)原型 在一個(gè)產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，做原型是一個(gè)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(guò)程及減少開(kāi)發(fā)費(fèi)用的有力措施。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上"制造"原型，我們稱(chēng)之為擬實(shí)原型。利用擬實(shí)原型我們可以對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)在三維環(huán)境中進(jìn)行考核與驗(yàn)證，可以對(duì)各種不同方案的原型進(jìn)行試驗(yàn)、比較。

·并行工程 利用虛擬現(xiàn)實(shí)可在設(shè)計(jì)完成前，同時(shí)完成對(duì)不同加工方案的篩選、比較，并可確定車(chē)間的布置、物流及成本、周轉(zhuǎn)時(shí)間、單元成本、所需資金及安裝場(chǎng)所等。

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

·訓(xùn)練 可以進(jìn)行設(shè)備的操作訓(xùn)練，各種運(yùn)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(cè)計(jì)量師考試

·人-機(jī)工程分析 可以使用戶(hù)預(yù)先考核設(shè)計(jì)，確定運(yùn)轉(zhuǎn)周期和概念的可行性，考核提升能力、每小時(shí)產(chǎn)生的熱量及姿態(tài)問(wèn)題等。

綜上所述，采用虛擬現(xiàn)實(shí)能增強(qiáng)企業(yè)的設(shè)計(jì)、分析、制造、訓(xùn)練及適應(yīng)市場(chǎng)的能力，從而可以增加生產(chǎn)率，改進(jìn)產(chǎn)品及加工過(guò)程的質(zhì)量，降低成本，改進(jìn)可靠性并能快速投放市場(chǎng)等。因此，今天虛擬現(xiàn)實(shí)已成為一個(gè)企業(yè)的戰(zhàn)略性工具，各種公司紛紛采用虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)增強(qiáng)其競(jìng)爭(zhēng)力。

第七章 發(fā)展擬實(shí)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(kāi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)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(lèi)社會(huì)的需要是它們的共同特點(diǎn)。下面簡(jiǎn)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(jìng)爭(zhēng)力和信譽(yù)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(lái)增強(qiáng)整體競(jìng)爭(zhēng)能力，對(duì)用戶(hù)需求作出快速反應(yīng)，以滿(mǎn)足用戶(hù)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(jí)注冊(cè)計(jì)量師考試

（2）綠色制造與虛擬制造技術(shù)：綠色制造是一個(gè)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(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)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(jià)，國(guó)際制造業(yè)的實(shí)踐表明，通過(guò)改進(jìn)整個(gè)制造工藝來(lái)減少?gòu)U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(kāi)支，因此，當(dāng)綠色制造發(fā)展到一定階段時(shí)，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(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程，減少信息量，消除過(guò)分臃腫的生產(chǎn)組織，使產(chǎn)品及其生產(chǎn)過(guò)程盡可能地簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化。這樣做的結(jié)果對(duì)虛擬制造的建模仿真是十分有利的，即現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程越簡(jiǎn)化則虛擬制造實(shí)現(xiàn)起來(lái)就越容易。精益生產(chǎn)的核心是準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)和成組技術(shù)。實(shí)行精益生產(chǎn)為虛擬制造的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了有利條件，長(zhǎng)春一汽在這方面走在了前面。

隨著擬實(shí)制造的發(fā)展，將為工程師們提供一個(gè)從產(chǎn)品的概念形成、設(shè)計(jì)、制造到實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程三維可視及交互的環(huán)境；它將促使實(shí)現(xiàn)制造驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)階段把一個(gè)產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造統(tǒng)統(tǒng)考慮好。目前，電子類(lèi)產(chǎn)品，特別是大規(guī)模集成電路，相對(duì)地比機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品簡(jiǎn)單，制造過(guò)程具有通用性，發(fā)展得較成熟；機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品相對(duì)較復(fù)雜，進(jìn)展得較慢。另外，擬實(shí)制造的實(shí)現(xiàn)是建筑在一個(gè)企業(yè)內(nèi)外實(shí)行計(jì)算機(jī)集成基礎(chǔ)上的，只有在大范圍采用計(jì)算機(jī)集成后，才能有效地實(shí)行擬實(shí)制造，并在此基礎(chǔ)上過(guò)渡到敏捷制造時(shí)代。因此，今天我們?cè)诖蠓秶鷥?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(guó)實(shí)現(xiàn)跳躍式發(fā)展，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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