基于网络的虚拟产品开发技术

全球化、网络化和虚拟化已成为制造业发展的重要特征，企业的生产因为有关技术的应用而具有高度的柔性化和快速响应市场的能力。基于网络的虚拟产品开发技术作为一种先进的产品开发模式，其应用范围必然会不断扩大，给更多的企业带来更大的收益。 
　　1． 基于网络的虚拟产品开发及其发展趋势

　　虚拟现实技术与已经高度发展的CAX（CAD、CAM、CAPP、CAE等）系统的有机结合，为产品的创意、变更以及工艺优化提供虚拟的三维环境。设计人员借助于这样的虚拟环境可以在产品的设计过程中，以产品的“软”模型（Soft Prototype）取代实物样机，通过对模型的模拟测试进行产品评估，以较低的生产成本获得较高的设计质量，缩短产品的发布周期，提高企业生产效率。而且，有助于萌发新的设计思路。

　　基于网络的虚拟产品开发是实际产品开发过程在计算机及计算机网络上的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机网络上实现群组协同工作，完成产品设计、工艺规划、加工制造、装配、性能分析和质量检验等。它通过计算机虚拟模型来模拟和预测产品功能、性能及可加工性，设计者在设计的初始阶段就能够在计算机中构造虚拟原型并对此原型进行评价，使得产品开发走出仅依赖于经验和实验的狭小天地，发展到全方位预报的新阶段，从根本上解决TQCS即时间、质量、成本、服务的难题。虚拟产品开发可狭义地分为虚拟设计和虚拟制造两部分。

　　“基于网络的虚拟产品开发”主要包括：分布式虚拟设计/制造的体系结构、开发平台、总体设计；虚拟设计；虚拟分析；虚拟装配；虚拟加工技术；基于物理属性的虚拟实验研究；支持虚拟设计/制造的网络及数据库支撑环境。

　　目前，基于网络的虚拟产品开发呈现出以下发展趋势：

　　(1) 数字化 虚拟环境下开发的产品是全数字化的产品；产品的开发过程、测试过程、检验过程、制造过程、销售过程等将告别现在的纸制介质，并与数字化产品信息紧密结合；数字化将是虚拟产品开发技术的重要发展方向，基于数字化虚拟产品技术的各个分支将得到全面的发展。

　　(2) 集成化 虚拟产品的集成建模技术、虚拟产品开发系统的集成化、虚拟产品设计、测试和制造的集成化等。

　　(3) 智能化 将人的知识和智能融入到虚拟产品开发技术中，使新产品开发过程实现自动化，将智能化的知识和的数字产品结合起来，使其具有自律、分布、智能、仿生和分形等特点。

　　(4) 协同化 分布式异地协同虚拟开发将是CAD支撑层的重要发展趋势。


　　(5) 虚拟化 虚拟化包括虚拟环境的建立，还包括虚拟环境下产品的表达、虚拟产品装配模型和虚拟产品模型分析，进而发展到产品的虚拟制造(VM)和虚拟企业(VE)等。

　　作为对VM的拓展和延伸，协同虚拟制造（CVM，Collaborative Virtual Manufacturing）更强调让制造商把供应商、合作伙伴和客户都带入制造过程，通过他们之间的协同，在计算机上实现制造过程。可以将CVM定义为基于网络技术、数据库技术和分布式计算技术，由制造商、供应商、合作伙伴和客户协同参与的，支持供应链管理和个性化服务的虚拟制造。

　　2.国内外研究与运用现状

　　虚拟产品开发的概念一经提出就受到企业界的广泛关注，一些企业立即着手局部性实施和应用。美国福特汽车公司采用网络并行设计技术设计制造的新型SS1型赛车从开始设计到上道测试仅用了9个月时间；波音公司采用虚拟产品开发技术成功地研制出世界上第一架“无纸客机”——波音777双喷机型，接着又研制出新一代737客机；日本松下公司开发的虚拟厨房设备制造系统可以允许消费者在购买商品前，在虚拟的厨房环境中体验不同设备的功能，按自己的喜好评价、选择和重组这些设备，这些信息被存储并通过网络送至生产部门进行生产等。此外，还有用于开发新一代计算机芯片、对正在设计的轿车进行虚拟道路测试并评价轿车的道路适应性和驾驶员视野，还有用于齿轮的并行设计和装配、机器人的训练、检测、人机工程分析、维修、安全性和维护性训练等许多工业领域。

　　国家863高科技项目中亦安排有基于e-Works平台，建立分布式虚拟设计/制造平台，并在虚拟环境下考察和评价产品的研发工作。