產(chǎn)品創(chuàng)新與集成產(chǎn)品開發(fā)課件

產(chǎn)品創(chuàng)新與集成產(chǎn)品開發(fā)徐雷8April2011產(chǎn)品創(chuàng)新與集成產(chǎn)品開發(fā)主要內(nèi)容產(chǎn)品和產(chǎn)品創(chuàng)新現(xiàn)代產(chǎn)品快速開發(fā)技術(shù)虛擬產(chǎn)品開發(fā)虛擬制造產(chǎn)品開發(fā)的集成技術(shù)主要內(nèi)容產(chǎn)品和產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品與產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品的概念產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)的不同方式產(chǎn)品與產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品的概念什么是產(chǎn)品？目前的產(chǎn)品概念直到目前為止，在大多數(shù)人的觀念中，產(chǎn)品是物質(zhì)形態(tài)的商品，是把原材料經(jīng)過加工制造成為市場需要的貨品。在產(chǎn)品開發(fā)和創(chuàng)新過程中主要考慮的是產(chǎn)品的物理功能，在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中主要考慮的是生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和交貨期。企業(yè)與顧客的關(guān)系隨著產(chǎn)品的交易和有限的擔(dān)保而告結(jié)束?？傊a(chǎn)品是看得見、摸得著的東西。什么是產(chǎn)品？目前的產(chǎn)品概念直到目前為止，在大多數(shù)人的觀念中什么是產(chǎn)品？目前產(chǎn)品觀念形成的原因在工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的大量生產(chǎn)方式中，產(chǎn)品相對單一，企業(yè)利潤主要來自加工制造、裝配和市場銷售。產(chǎn)品設(shè)計(jì)原材料加工裝配銷售服務(wù)報(bào)廢價(jià)值比例產(chǎn)品生命周期什么是產(chǎn)品？目前產(chǎn)品觀念形成的原因產(chǎn)品設(shè)計(jì)原材料加工裝配銷什么是產(chǎn)品？傳統(tǒng)產(chǎn)品概念所存在的問題制造商以生產(chǎn)和銷售產(chǎn)品追求最大利潤，這與他們對社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展應(yīng)負(fù)的責(zé)任往往是矛盾的。

知識在產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的重要作用怎樣體現(xiàn)?知識資源和物質(zhì)資源的關(guān)系如何?知識的價(jià)值又如何量化?

什么是產(chǎn)品？傳統(tǒng)產(chǎn)品概念所存在的問題什么是產(chǎn)品？未來產(chǎn)品概念：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品越來越復(fù)雜，品種越來越多，更新?lián)Q代日益加速，生命周期不斷縮短。產(chǎn)品的概念發(fā)生了根本的變化。產(chǎn)品不僅是物質(zhì)形態(tài)的，還有知識形態(tài)的(如計(jì)算機(jī)軟件)。大多數(shù)的產(chǎn)品實(shí)質(zhì)上已經(jīng)同時(shí)包括物質(zhì)和知識兩種形態(tài)。什么是產(chǎn)品？未來產(chǎn)品概念：什么是產(chǎn)品？產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段價(jià)值比例發(fā)生的變化

知識含量原材料加工裝配價(jià)值比例產(chǎn)品生命周期知識含量銷售服務(wù)培訓(xùn)回收再造知識創(chuàng)新與軟件開發(fā)關(guān)鍵零部件什么是產(chǎn)品？產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段價(jià)值比例發(fā)生的變化 知識含量什么是產(chǎn)品？產(chǎn)品概念的變化目前的產(chǎn)品概念未來的產(chǎn)品概念物質(zhì)形態(tài)的貨品

一個(gè)包括物質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)的綜合“解”

按照定貨規(guī)格要求進(jìn)行生產(chǎn)和交貨

按照顧客使用需要進(jìn)行生產(chǎn)和交貨

滿足顧客當(dāng)前的要求

滿足顧客當(dāng)前和將來的要求

一次性的交易和有限擔(dān)保

產(chǎn)品生命周期的交易和終生擔(dān)保

顧客滿意

顧客和社會(huì)各方面都滿意

什么是產(chǎn)品？產(chǎn)品概念的變化目前的產(chǎn)品概念未來的產(chǎn)品概念物質(zhì)形產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新的含義及其重要性產(chǎn)品創(chuàng)新，或者稱之為新產(chǎn)品開發(fā)，是企業(yè)確保市場競爭優(yōu)勢、維持企業(yè)生存及成長的重要機(jī)能。企業(yè)現(xiàn)狀分析還表明：改進(jìn)產(chǎn)品創(chuàng)新過程比改進(jìn)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程獲得的效益更為顯著，因?yàn)樾庐a(chǎn)品開發(fā)是企業(yè)發(fā)展的龍頭。產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新的含義及其重要性產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新的概念和含義的演變過程：第一代是“技術(shù)推動(dòng)”型。通常是由于某種新技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用，推動(dòng)新產(chǎn)品的出現(xiàn)。第二代是“需求拉動(dòng)”型。市場的某種需求促使新產(chǎn)品的形成和發(fā)展。第三代是“推拉聯(lián)合”型。即上述兩種產(chǎn)品開發(fā)觀念和策略的結(jié)合。第四代是“功能和過程集成”型。第五代是“系統(tǒng)集成和網(wǎng)絡(luò)”型。產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新的概念和含義的演變過程：產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)傳統(tǒng)的創(chuàng)新過程工程師設(shè)計(jì)出產(chǎn)品圖樣，制造原型，驗(yàn)證工藝，然后進(jìn)行性能測試和分析。如果達(dá)不到預(yù)期的要求，就反復(fù)進(jìn)行這一過程，直到滿意為止。弊端：新產(chǎn)品研制涉及到企業(yè)的許多部門，周期很長，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能導(dǎo)致失敗。在這種情況下，一件新產(chǎn)品通常要經(jīng)過多次反復(fù)試制才能正式投產(chǎn)，往往由于上市慢，錯(cuò)過市場機(jī)遇，誤了商機(jī)。產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)傳統(tǒng)的創(chuàng)新過程產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新的觀念和策略的變化：從規(guī)模、成本和質(zhì)量目標(biāo)發(fā)展到上市速度第一。從順序工作方式轉(zhuǎn)向并行工作方式。從滿足設(shè)計(jì)部門目標(biāo)延伸到全面實(shí)現(xiàn)企業(yè)目標(biāo)。從滿足企業(yè)目標(biāo)進(jìn)一步全面體現(xiàn)社會(huì)效益。產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新的觀念和策略的變化：產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新工程產(chǎn)生原因:實(shí)踐表明，從改變單項(xiàng)技術(shù)或過程入手，已經(jīng)無法在縮短產(chǎn)品上市周期上取得實(shí)質(zhì)性突破，不能滿足市場瞬息萬變的要求。為了適應(yīng)產(chǎn)品創(chuàng)新觀念和策略的變化，提出產(chǎn)品創(chuàng)新工程，它是一系列新技術(shù)和新思想的集成。產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新工程產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)目標(biāo)是解決新產(chǎn)品開發(fā)過程中存在的三個(gè)主要問題：縮短產(chǎn)品創(chuàng)新構(gòu)思到新產(chǎn)品上市之間的周期，借助各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，加快設(shè)計(jì)進(jìn)度，壓縮時(shí)間。通過網(wǎng)絡(luò)，組織各方面的專家協(xié)同工作，提高新產(chǎn)品的知識含量、創(chuàng)新程度、可制造性、宜人性和綠色度(與人類和環(huán)境的友好程度)，擴(kuò)展活動(dòng)空間。充分利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和和快速原型技術(shù)的潛力，避免反復(fù)試制產(chǎn)品實(shí)物原型的過程，節(jié)省新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用。產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)目標(biāo)是解決新產(chǎn)品開發(fā)過程中存在的三個(gè)主要問產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新工程的主要支撐技術(shù)是：計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。產(chǎn)品和過程的仿真技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。快速原型和制造技術(shù)。產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新工程的主要支撐技術(shù)是：快速響應(yīng)工程與快速設(shè)計(jì)

快速響應(yīng)工程的含義包括對制造系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、資源配置及企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的快速調(diào)控能力，使得該企業(yè)能夠生產(chǎn)出適銷對路的產(chǎn)品，快速投放市場，爭取最大的利潤及社會(huì)影響力?？焖夙憫?yīng)的功能要素建立快速捕捉市場動(dòng)態(tài)需求信息的決策機(jī)制實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)追求新產(chǎn)品的快速試制定型推行快速響應(yīng)制造的生產(chǎn)管理體系快速響應(yīng)工程與快速設(shè)計(jì)快速響應(yīng)工程的含義快速設(shè)計(jì)技術(shù)

快速設(shè)計(jì)在保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)上以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期為目的的設(shè)計(jì)方法與技術(shù)，研究如何提高設(shè)計(jì)速度、加快設(shè)計(jì)進(jìn)程和縮短新產(chǎn)品試制周期，提高企業(yè)對市場的快速響應(yīng)能力?？焖僭O(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD/CAPP/CAM，產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)，虛擬設(shè)計(jì)，虛擬原型等）CSCW（計(jì)算機(jī)支持的合作工作方式）反求工程快速原型快速設(shè)計(jì)技術(shù)快速設(shè)計(jì)快速設(shè)計(jì)技術(shù)

圖8.1產(chǎn)品開發(fā)集成快速設(shè)計(jì)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬原型虛擬設(shè)計(jì)協(xié)同工作…反求工程概念設(shè)計(jì)實(shí)物快速原型設(shè)計(jì)評價(jià)制造系統(tǒng)（NC,MC,FMS…）分布式網(wǎng)絡(luò)及通信結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識庫工藝數(shù)據(jù)庫零件圖形庫產(chǎn)品模型庫快速設(shè)計(jì)技術(shù)圖8.1產(chǎn)品開發(fā)集成快速設(shè)計(jì)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)虛擬產(chǎn)品開發(fā)VPD基本思想用計(jì)算機(jī)完成整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程，工程師在計(jì)算機(jī)上建立產(chǎn)品模型，對模型進(jìn)行各種分析，然后改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。組織形式虛擬產(chǎn)品開發(fā)是由從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、仿真、制造以及產(chǎn)品銷售和服務(wù)等方面的各種人員網(wǎng)絡(luò)所組成。他們通過網(wǎng)絡(luò)通信組建成“虛擬”的產(chǎn)品開發(fā)小組，將設(shè)計(jì)和制造工程師、分析專家、銷售人員、供應(yīng)廠商以及顧客聯(lián)成一體，不用管他們所處何地，都可實(shí)現(xiàn)異地協(xié)同工作。設(shè)計(jì)分析仿真制造銷售供應(yīng)商顧客虛擬的產(chǎn)品開發(fā)小組網(wǎng)絡(luò)虛擬產(chǎn)品開發(fā)VPD基本思想設(shè)計(jì)分析仿真制造銷售供應(yīng)商顧客虛擬虛擬產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用過程用數(shù)字形式“虛擬地”創(chuàng)造產(chǎn)品，并在制造實(shí)物原型之前對產(chǎn)品的外形、部件組合和功能進(jìn)行評審，快速地完成新產(chǎn)品開發(fā)。由于在虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境中的產(chǎn)品實(shí)際上只是一種數(shù)字模型，因此可以對它隨時(shí)隨地進(jìn)行觀察、分析、修改、通信及更新版本，這樣使新產(chǎn)品開發(fā)所涉及的方方面面，包括設(shè)計(jì)、分析、可制造性、可裝配性、易維護(hù)性、易銷售性，都能同時(shí)相互配合進(jìn)行。虛擬產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用過程虛擬產(chǎn)品開發(fā)虛擬產(chǎn)品開發(fā)的五個(gè)階段CAD單項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。部門之間信息互聯(lián)。實(shí)施并行工程，相互依存。聯(lián)盟伙伴全面參與。完全的虛擬產(chǎn)品開發(fā)。初級階段產(chǎn)生實(shí)際效益虛擬產(chǎn)品開發(fā)虛擬產(chǎn)品開發(fā)的五個(gè)階段初級階段產(chǎn)生實(shí)際效益虛擬產(chǎn)品開發(fā)第一階段局部優(yōu)化。這個(gè)階段的特點(diǎn)是把目標(biāo)放在提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)局部工作的效率上。但是，這種局部優(yōu)化常常會(huì)造成其它經(jīng)營成本的增加以及企業(yè)內(nèi)部各部門之間達(dá)不到最佳的合作。例如，推廣二維CAD技術(shù)代替手工繪圖，這樣做肯定會(huì)提高繪圖的效率。但由于CAD／CAM／CAE之間沒有實(shí)現(xiàn)集成，分析人員、數(shù)控編程人員和供應(yīng)廠商仍然還要采用手工方法重新錄入有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。虛擬產(chǎn)品開發(fā)第一階段虛擬產(chǎn)品開發(fā)第二階段內(nèi)部互聯(lián)。這一階段的重點(diǎn)是不同部門和功能的集成，在企業(yè)內(nèi)部通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。當(dāng)完成第一階段后，在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期及降低成本初見成效時(shí)，可試圖將CAD／CAM／CAE加以集成。不同部門的人員通過局域網(wǎng)、開放平臺(tái)、IGES／STEP等圖形交換標(biāo)準(zhǔn)和電子郵件來共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)和信息。虛擬產(chǎn)品開發(fā)第二階段虛擬產(chǎn)品開發(fā)第三階段相互依存。各部門從互聯(lián)發(fā)展到相互依存，開始以并行工程方式工作。因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量有了很大提高，大大縮短開發(fā)新產(chǎn)品所需的時(shí)間。此時(shí)，企業(yè)開始獲得明顯效益，例如，可縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期30％-50％，降低開發(fā)成本30％~50％，產(chǎn)品缺陷減少30％~50％等。虛擬產(chǎn)品開發(fā)第三階段虛擬產(chǎn)品開發(fā)第四階段全面參與。這一階段的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟企業(yè)的所有伙伴都參與新產(chǎn)品開發(fā)過程，共同實(shí)施產(chǎn)品創(chuàng)新工程。這一階段已經(jīng)超越一個(gè)企業(yè)內(nèi)部實(shí)施并行工程的概念，變成為由供應(yīng)商和合作伙伴共同組成的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟企業(yè)，集各自的核心競爭能力之大成，共同創(chuàng)造具有良好市場前景的新產(chǎn)品。虛擬產(chǎn)品開發(fā)第四階段虛擬產(chǎn)品開發(fā)第五階段完全的虛擬產(chǎn)品開發(fā)。在這個(gè)階段真正實(shí)現(xiàn)虛擬產(chǎn)品開發(fā)的理想，產(chǎn)品和過程的知識通過模型的建立全部數(shù)字化，避免實(shí)物原型的制作，加工制造、裝配和檢驗(yàn)過程在投入生產(chǎn)之前在計(jì)算機(jī)上經(jīng)過充分的仿真驗(yàn)證。此外，顧客通過網(wǎng)絡(luò)也可直接參與產(chǎn)品開發(fā)過程，討論產(chǎn)品的功能以及使用和維修過程中可能發(fā)生的問題。企業(yè)將掌握顧客當(dāng)前及今后的要求，真正做到完全按顧客要求定制產(chǎn)品，并把每個(gè)顧客提出的要求(產(chǎn)品知識)集成到新產(chǎn)品開發(fā)過程中去，取得經(jīng)營的更大成功。虛擬產(chǎn)品開發(fā)第五階段虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車安全裝置設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)背景美國聯(lián)信（AlliedSignal）公司是從事汽車安全帶和氣囊的業(yè)務(wù)，研制一系列汽車安全防護(hù)裝置，包括扣環(huán)、伸縮器、座椅高度調(diào)節(jié)器、一體化完全帶、兒童座椅系統(tǒng)等。這些產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)工作，在位于美國密蘇里州的總部進(jìn)行，而制造工作則分散于世界不同的地區(qū)，以便就近供應(yīng)各地客戶。該公司采用CATIA系統(tǒng)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。轎車安全裝置的實(shí)體模型虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車安全裝置設(shè)計(jì)轎車安全裝置的實(shí)體模型虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車安全裝置設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求該公司的安全帶伸縮器有五種基本類型，分別適用于不同系列的車輛。它們對包裝、式樣和性能的要求都有所不同?？蛻艚?jīng)常對基本類型作出某些改變，甚至要求全新的設(shè)計(jì)。

虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車安全裝置設(shè)計(jì)虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車安全裝置設(shè)計(jì)新產(chǎn)品開發(fā)過程

星期一早晨，設(shè)計(jì)人員完成某一個(gè)零件的立體模型建立工作，當(dāng)天晚上就能夠迅速地制出樣品(快速原型)

星期二早晨，審查這件樣品，并修改設(shè)計(jì)，當(dāng)天又制出另一件樣品星期三又重復(fù)前一天的過程星期四早晨，對該零件的方案進(jìn)行最后審定，當(dāng)天下午，修改各種細(xì)節(jié)星期五，該零件就可投產(chǎn)虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車安全裝置設(shè)計(jì)星期一早晨，設(shè)計(jì)人員完成某一虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例轎車變速箱的數(shù)字原型任務(wù)背景

同濟(jì)大學(xué)與有關(guān)企業(yè)合作測繪了國外兩種新型汽車變速器及其主減速器和差速器。

設(shè)計(jì)過程利用UnigraphicsCAD系統(tǒng)建立了每個(gè)零件的三維實(shí)體模型，然后在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)字化裝配，從而得到了整個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)字原型(DigitalPrototyping)。在數(shù)字原型的基礎(chǔ)上，利用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析(ADAMS)軟件，分別建立了它們的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析模型，對其傳動(dòng)特性進(jìn)行分析，結(jié)果與實(shí)物試驗(yàn)基本吻合。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例轎車變速箱的數(shù)字原型在數(shù)字原型的基礎(chǔ)上，利用虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例整車的數(shù)字原型設(shè)計(jì)背景汽車制造商的目標(biāo)是要用36個(gè)月或更短的時(shí)間推出一種新型號汽車。美國密蘇里州的QED公司是一家專門從事汽車設(shè)計(jì)的產(chǎn)品開發(fā)公司，在UnigraphiesCAD／CAM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上推出“電子數(shù)學(xué)模型分析”(EMMA)軟件，它能夠把來自不同CAD系統(tǒng)的零部件數(shù)據(jù)綜合成為整部汽車的三維裝配模型——數(shù)字原型，以便在新產(chǎn)品開發(fā)過程早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例整車的數(shù)字原型虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例整車的數(shù)字原型設(shè)計(jì)過程在由瑞典、德國、英國和北美洲的多家公司聯(lián)合設(shè)計(jì)的一種新型汽車上，通過EMMA系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有200個(gè)問題需要糾正，避免了50次重大的設(shè)計(jì)更改，使這個(gè)項(xiàng)目節(jié)約500萬美元。因?yàn)槊看沃卮笤O(shè)計(jì)更改將導(dǎo)致工藝裝備的重新制作，平均需耗費(fèi)10萬美元。整車數(shù)字原型大體由2000多個(gè)零部件構(gòu)成，可以把它當(dāng)成一部真正的汽車去進(jìn)行技術(shù)評估。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例整車的數(shù)字原型虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例整車的數(shù)字原型設(shè)計(jì)結(jié)果圖示是一輛載重車的數(shù)字原型，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、傳動(dòng)系統(tǒng)、駕駛室、車輪等所有主要部件和總成。工程師可以從不同的角度去查看它，可把圖象放大或取任一截面(可移動(dòng)圖左上角中的線格選定)，以便詳細(xì)檢查可能出現(xiàn)問題的地方，如零部件的相互干擾和間隙大小，以及制造和裝配中的問題等。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例整車的數(shù)字原型虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車碰撞仿真任務(wù)背景提高安全性是汽車設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題之一。仿真技術(shù)為汽車工業(yè)帶來的好處主要是能夠減少樣車(原型)上的試驗(yàn)次數(shù)。樣車不僅很貴，而且在產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后才能制造，需要時(shí)間。為了推出一種新車型，往往要在樣車上進(jìn)行幾十次，甚至幾百次試驗(yàn)，花費(fèi)幾十萬美元。汽車碰撞試驗(yàn)是樣車試驗(yàn)中昂貴的一種試驗(yàn)，通常只能進(jìn)行很少次數(shù)，且不一定能找出影響安全性的所有因素。但在整車數(shù)字原型的基礎(chǔ)上，就有可能反復(fù)進(jìn)行多次碰撞仿真，研究不同零部件對安全性的影響。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車碰撞仿真虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車碰撞仿真設(shè)計(jì)過程美國ESI公司的軟件可以真實(shí)地模擬汽車在0~100km／h速度下的碰撞，兩輛寶馬轎車橫向相撞的仿真結(jié)果如圖所示。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車碰撞仿真虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車碰撞仿真設(shè)計(jì)結(jié)果仿真技術(shù)是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的重要支撐技術(shù)，已經(jīng)從一種輔助驗(yàn)證手段變?yōu)樾庐a(chǎn)品開發(fā)的組成部分，進(jìn)入基于仿真的設(shè)計(jì)時(shí)代，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期就開始應(yīng)用仿真技術(shù)。例如，對一種車型進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，要通過仿真檢驗(yàn)每一修改對設(shè)計(jì)特性的影響，然后逐步進(jìn)行修改，直至產(chǎn)生新的車型。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車碰撞仿真虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程合作任務(wù)背景分散網(wǎng)絡(luò)化制造為零部件供應(yīng)商和整機(jī)廠的合作提供了前所未有的廣闊前景。例如，加拿大阿培克斯(ApexMetals)公司是一家金屬?zèng)_壓件和組裝件生產(chǎn)公司，與美國克萊斯勒汽車公司保持著密切的合作關(guān)系。兩家公司雖然分別位于不同的國家，使用不同的CAD系統(tǒng)，但是，兩家公司工程師的合作卻親密無間，仿佛就在同一間辦公室工作。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程合作虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程合作合作過程克萊斯勒公司設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)支架問題。通過“汽車萬維網(wǎng)”(Auto-Web)把CAD數(shù)據(jù)傳至阿培克斯公司

阿培克斯公司從克萊斯勒公司網(wǎng)上下載CAD模型及有關(guān)該支架的技術(shù)資料

改進(jìn)虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程合作虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程合作設(shè)計(jì)結(jié)果

經(jīng)阿培克斯公司重新設(shè)計(jì)的這個(gè)零件的厚度從2．5mm，減少到2mm。重量減輕了25％，成本降低25％，同時(shí)又能承受規(guī)定的載荷而不斷裂。這次重新設(shè)計(jì)極為成功，阿培克斯公司因此得到了生產(chǎn)這個(gè)支架的合同。

虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程合作虛擬制造(VirtualManufacturing)基本思想

虛擬制造(VirtualManufacturing)或者稱為數(shù)字化制造?；緲?gòu)思是“在計(jì)算機(jī)上驗(yàn)證產(chǎn)品的制造過程”。工程師在計(jì)算機(jī)上建立過程和設(shè)備的模型，與產(chǎn)品的數(shù)字原型結(jié)合，對制造過程進(jìn)行全面仿真分析，優(yōu)化產(chǎn)品的制造過程、工藝參數(shù)、設(shè)備性能、車問布局等。

虛擬制造(VirtualManufacturing)基本思虛擬制造(VirtualManufacturing)目標(biāo)虛擬制造的目標(biāo)并不是替代產(chǎn)品制造的物理過程，而是通過建模和仿真來預(yù)測制造過程中可能出現(xiàn)的問題，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可制造性和可裝配性，優(yōu)化制造工藝過程及其設(shè)備的運(yùn)行工況以及整個(gè)制造過程的計(jì)劃調(diào)度，使得產(chǎn)品及其制造過程更加合理和經(jīng)濟(jì)。內(nèi)涵通過三維圖形使制造過程可視化，同時(shí)借助數(shù)學(xué)模型優(yōu)化制造過程，具有可交互性和可操作性，是制造活動(dòng)的一種驗(yàn)證工具。內(nèi)容虛擬制造包括微觀的虛擬工藝過程和設(shè)備、宏觀的虛擬制造系統(tǒng)兩大類。

虛擬制造(VirtualManufacturing)目標(biāo)虛擬制造(VirtualManufacturing)虛擬工藝過程和設(shè)備虛擬工藝過程和設(shè)備是各種單項(xiàng)工藝過程和設(shè)備運(yùn)行的仿真，如數(shù)控加工、焊接、激光加工、噴漆和裝配等。示例以虛擬數(shù)控加工(VNC)為例，說明虛擬工藝過程的功能與作用。虛擬數(shù)控加工是用來模擬與分析數(shù)控加工過程和校驗(yàn)NC程序的工具。它是人機(jī)交互的三維仿真環(huán)境，完整地實(shí)現(xiàn)機(jī)床與刀具的運(yùn)動(dòng)、工件的裝夾和材料的去除過程的可視化和人機(jī)交互操作。虛擬制造(VirtualManufacturing)虛擬工虛擬制造(VirtualManufacturing)VNC建立過程虛擬數(shù)控機(jī)床(VNC)的模型是用CAD建立的，通常只需建立運(yùn)動(dòng)部件或有可能發(fā)生碰撞的零部件模型，以簡化模型和減少建模時(shí)間。美國Deneb公司和以色列Tecnomatix公司推出的虛擬制造仿真軟件都包含有典型機(jī)床和其它設(shè)備的模型。VNC具有與真實(shí)機(jī)床一樣的控制功能和操作面板，利用VNC可解決數(shù)控程序檢驗(yàn)和加工工藝質(zhì)量改進(jìn)兩個(gè)問題。

虛擬制造(VirtualManufacturing)VNC虛擬制造(VirtualManufacturing)VNC仿真加工的意義：1.盡管CAD／CAM系統(tǒng)已非常成熟，但輸出的數(shù)控程序通常還需要通過試切來檢驗(yàn)和修改。通過VNC的仿真，可按照實(shí)際機(jī)床操作同樣的方式在屏幕上操作虛擬的機(jī)床，不僅可直觀地發(fā)現(xiàn)問題，且可對新的編程技術(shù)大膽進(jìn)行試驗(yàn)，不占用機(jī)時(shí)，也不必?fù)?dān)心損壞機(jī)床。實(shí)際運(yùn)行的數(shù)控程序在編輯窗口中顯示，可隨時(shí)改變數(shù)控程序，并立即看到改變后的結(jié)果。

示例：

碰撞是數(shù)控編程時(shí)最致命的錯(cuò)誤，會(huì)帶來無法挽回的損失。VNC仿真加工過程，既可在碰撞發(fā)生時(shí)就停止循環(huán)，也可記錄碰撞而讓循環(huán)繼續(xù)。記錄內(nèi)容包括哪些零件遭到損壞，以及由哪些NC代碼段造成。虛擬制造(VirtualManufacturing)VNC虛擬制造(VirtualManufacturing)VNC仿真加工的意義：加工工藝質(zhì)量是由循環(huán)效率和工件加工質(zhì)量來綜合評定的。統(tǒng)計(jì)表明，由于過慢的進(jìn)給、不必要的運(yùn)動(dòng)或重復(fù)的換刀等，往往浪費(fèi)30％-40％的循環(huán)時(shí)間。VNC能查明這些原因，減少循環(huán)時(shí)間的浪費(fèi)。VNC能標(biāo)識出導(dǎo)致切割不足或過切的工藝條件，以及導(dǎo)致刀具毀壞的工藝條件。切削數(shù)據(jù)與每把刀具關(guān)聯(lián)，它包括切削用量、刀具累積切削時(shí)間和去除材料量，利用這些數(shù)據(jù)可預(yù)測刀具的壽命。夾具設(shè)計(jì)和工件位置對加工的精度是至關(guān)重要的。VNC可對不同的夾具和工件組合進(jìn)行多方案評價(jià)，以選取最優(yōu)配置。甚至可模擬加工過程中的彈性變形，對機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，以及預(yù)測工件的尺寸精度和表面粗糙度。

虛擬制造(VirtualManufacturing)VNC虛擬制造系統(tǒng)美國Deneb公司的排隊(duì)事件仿真工具--Quest軟件，是用來仿真和分析制造系統(tǒng)的典型工具。建立方法：通過面向?qū)ο蟮慕７椒?，在?nèi)容豐富的模型庫中選擇各種機(jī)床、工作單元、傳送裝置、立體倉庫、自動(dòng)輸送小車和操作人員等模型，使制造系統(tǒng)仿真模型的建立不再是件困難的事情。通過直觀的三維圖形仿真，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問題，并能對制造系統(tǒng)的布局方案、批量控制、運(yùn)行統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行評價(jià)比較。虛擬制造系統(tǒng)美國Deneb公司的排隊(duì)事件仿真工具--Que虛擬制造系統(tǒng)效果Quest模型建好后，能夠運(yùn)行以觀察模型的行為。運(yùn)行過程中，用戶仍能對其進(jìn)行控制，能縮放或在模型中漫游，以檢驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦\(yùn)行。該軟件模擬圓鋸最終裝配線的一幀屏幕。虛擬制造系統(tǒng)效果該軟件模擬圓鋸最終裝配線的一幀屏幕。虛擬制造系統(tǒng)解決生產(chǎn)線布局和調(diào)度中的問題物流中的瓶頸環(huán)節(jié)和關(guān)鍵路徑使生產(chǎn)流程中的不確定因素降到最低減少設(shè)備布局變更的損失，降低風(fēng)險(xiǎn)全面考慮所有構(gòu)成要素的影響，并進(jìn)行最終綜合檢查虛擬制造系統(tǒng)解決生產(chǎn)線布局和調(diào)度中的問題計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)制造業(yè)現(xiàn)狀顧客滿意度產(chǎn)品性能：先進(jìn)實(shí)用、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、體小量輕、節(jié)能高效、綠色環(huán)保產(chǎn)品開發(fā)模式：多品種、小批量、柔性化、高效率生產(chǎn)過程：高速、高精、自動(dòng)化、少切削、節(jié)能環(huán)保、零缺陷。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)制造業(yè)現(xiàn)狀計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)基本觀點(diǎn)制造業(yè)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，從市場分析、經(jīng)營決策、工程設(shè)計(jì)、制造過程、生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)量控制到售后服務(wù)都是密切關(guān)聯(lián)、不可分割的制造過程的本質(zhì)是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳動(dòng)、加工和利用的過程。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)基本觀點(diǎn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)定義CIM是一種組織、管理和運(yùn)行企業(yè)生產(chǎn)的哲理，借助計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)全過程中有關(guān)人/組織、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素與其信息流、物流有機(jī)地集成并優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)企業(yè)整體優(yōu)化TQCSE計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)定義計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)基本組成企業(yè)管理軟件系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)制造過程自動(dòng)化系統(tǒng)質(zhì)量保證系統(tǒng)物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)基本組成計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)企業(yè)管理軟件系統(tǒng)核心：MIS,MRPII,ERP內(nèi)容：市場及技術(shù)預(yù)測，企業(yè)經(jīng)營決策，企業(yè)及車間計(jì)劃，原材料采購，供應(yīng)鏈管理，財(cái)務(wù)管理，成本管理，設(shè)備管理，人力資源管理，銷售管理等。SAP,ORACLE,用友，金蝶等重點(diǎn)：結(jié)合企業(yè)實(shí)際，分析具體生產(chǎn)經(jīng)營中的物質(zhì)流，資金流和信息流規(guī)律，對各種信息進(jìn)行篩選、集成和優(yōu)化。集成，開放，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和一致性計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)企業(yè)管理軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)核心：產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、制造準(zhǔn)備與以及產(chǎn)品性能測試。用數(shù)字化信息完成產(chǎn)品制造之前的所有環(huán)節(jié)，保證新產(chǎn)品開發(fā)的高質(zhì)量和高效率。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)制造過程自動(dòng)化功能：在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過控制和調(diào)度，利用NC代碼和數(shù)控機(jī)床將毛坯加工成合格的零件，并裝配成部件或產(chǎn)品組成部分：數(shù)控機(jī)床、加工中心，F(xiàn)MC,FMS，焊接或裝配機(jī)器人相關(guān)因素:AGV,立體倉庫，自動(dòng)上下料，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)制造過程自動(dòng)化計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)質(zhì)量保證系統(tǒng)綱領(lǐng)性文件，通過收集、存儲(chǔ)、評價(jià)與處理存在于設(shè)計(jì)、制造、裝配、運(yùn)輸?shù)冗^程中與質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)，以保證質(zhì)量。設(shè)計(jì)過程：針對特定的產(chǎn)品選擇合理的結(jié)構(gòu)和材料制造：加工設(shè)備及刀具性能，加工方法選擇，操作人員素質(zhì)，檢測手段的完善程度。原材料的性能、材料處理規(guī)范、包裝、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)境質(zhì)量保證系統(tǒng)直接與產(chǎn)品成本、生產(chǎn)效率直接關(guān)聯(lián)，因此要根據(jù)產(chǎn)品對象不同，制定合理的質(zhì)量保證系統(tǒng)及其規(guī)范。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)質(zhì)量保證系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)物流系統(tǒng)功能：在企業(yè)管理系統(tǒng)的控制和調(diào)度下，以最短的時(shí)間，最快的速度和最好的服務(wù)將指定的物資運(yùn)送到指定的部位，以保證企業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。內(nèi)部物流：運(yùn)輸小車、傳送帶、機(jī)器人、立體倉庫、堆垛機(jī)等外部物流：倉儲(chǔ)、配送、貨物運(yùn)輸車輛計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)物流系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能：涵蓋企業(yè)的全部信息，支持CIMS系統(tǒng)的運(yùn)行和操作結(jié)構(gòu)：集中與分布結(jié)合的三層結(jié)構(gòu)，主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、分布數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能：保證信息流暢，在正確的時(shí)間傳遞到正確的地點(diǎn)結(jié)構(gòu)：遞階結(jié)構(gòu)。集中控制模式：集中點(diǎn)的控制和決策負(fù)荷過重和系統(tǒng)崩潰；高度分散，會(huì)造成子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性過于復(fù)雜。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CIMS系統(tǒng)的分類離散型企業(yè)的CIMS機(jī)械、電子類產(chǎn)品的加工企業(yè)，基本特點(diǎn)是采用機(jī)床等設(shè)備完成零件外形的加工，再將不同零件組裝成具有特定功能的產(chǎn)品。產(chǎn)品以功能、外形和成本為主要競爭內(nèi)容，所以產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造是企業(yè)的核心。核心技術(shù)：合適的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造軟硬件系統(tǒng)，并將之有效地集成起來。CIMS系統(tǒng)的分類離散型企業(yè)的CIMSCIMS系統(tǒng)的分類流程型企業(yè)的CIMS過程型或連續(xù)型企業(yè)，指被加工對象不間斷地通過生產(chǎn)設(shè)備的加工企業(yè)?；咎攸c(diǎn)是一系列加工裝置使原材料進(jìn)行規(guī)定的化學(xué)反應(yīng)和物理變化，得到最終的產(chǎn)品。生產(chǎn)對象主要是能源和原材料，產(chǎn)品品種穩(wěn)定，生產(chǎn)量大。以質(zhì)量和價(jià)格取勝。目標(biāo)：如何有效檢測和控制生產(chǎn)過程，使生產(chǎn)設(shè)備和工藝處于最佳狀態(tài)，以節(jié)省原材料，降低能耗，提高產(chǎn)品的受益率與優(yōu)質(zhì)品質(zhì)采用分布式控制系統(tǒng)，稱為計(jì)算機(jī)集成加工系統(tǒng)。CIMS系統(tǒng)的分類流程型企業(yè)的CIMSCIMS系統(tǒng)的分類混合型企業(yè)的CIMS在生產(chǎn)活動(dòng)中既有流程型特征，也有離散型特征的企業(yè)。在實(shí)現(xiàn)CIMS中，不僅要解決每道工序的自動(dòng)化問題，還要考慮企業(yè)宏觀運(yùn)行中的物流平衡、資源設(shè)備平衡、溫度平衡和時(shí)間平衡。關(guān)鍵點(diǎn)：計(jì)算機(jī)調(diào)度CIMS系統(tǒng)的分類混合型企業(yè)的CIMS并行工程

定義對產(chǎn)品及其相關(guān)過程進(jìn)行集成地并行地設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化工作模式，力圖使產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)人員從設(shè)計(jì)人員從設(shè)計(jì)開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期的各種因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度及用戶需求。工具軟件及集成環(huán)境：DEC公司的Framewoke-basedEnvironment，lotus公司的Notes群件，SpatialTechnology公司的ACISFramework等群組工作集成環(huán)境并行工程定義并行工程的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的新產(chǎn)品開發(fā)模式傳統(tǒng)的新產(chǎn)品開發(fā)是按照順序進(jìn)行的，順序工作方式是指新產(chǎn)品設(shè)計(jì)在交給制造部門生產(chǎn)以前，按照一定的順序進(jìn)行所有設(shè)計(jì)和計(jì)劃工作。新產(chǎn)品是按“市場調(diào)研-概念設(shè)計(jì)-結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)－制造－裝配-營銷”的順序投入生產(chǎn)。

并行工程的特點(diǎn)傳統(tǒng)的新產(chǎn)品開發(fā)模式產(chǎn)品開發(fā)的不同方式傳統(tǒng)的新產(chǎn)品開發(fā)模式的特征分工明確，各司其責(zé)；基本數(shù)據(jù)重復(fù)生成；工作按照一定順序進(jìn)行，信息處理間斷；新產(chǎn)品開發(fā)周期長，市場響應(yīng)能力差產(chǎn)品開發(fā)的不同方式傳統(tǒng)的新產(chǎn)品開發(fā)模式的特征并行工程特征以系統(tǒng)的方法和技術(shù)為支撐，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品開發(fā)過程，尤其是設(shè)計(jì)過程的并行化和集成化在設(shè)計(jì)階段考慮產(chǎn)品全生命周期的所有因素各部門協(xié)同工作改進(jìn)設(shè)計(jì)質(zhì)量以減少產(chǎn)品或工程開發(fā)中變更次數(shù)

并行工程特征協(xié)同設(shè)計(jì)（CSCW-computersupportcooperativework)協(xié)同設(shè)計(jì)的技術(shù)支持計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)現(xiàn)代通信技術(shù)文字、圖形、圖像、視頻、聲音等多媒體技術(shù)CSCW的系統(tǒng)的四種模式同地同步:投影同地異步：e-mail異地同步：遠(yuǎn)程視頻會(huì)議異地異步：FTP,E-MAIL,BBS協(xié)同設(shè)計(jì)（CSCW-computersupportcoo協(xié)同設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)化制造協(xié)同設(shè)計(jì)的基本功能協(xié)同會(huì)話功能：同步或異步的信息交流協(xié)同瀏覽功能：同步或異步漫游、觀察協(xié)同文本編輯功能：同步或異步對文本文檔進(jìn)行編輯協(xié)同造型：同步或異步對二、三維產(chǎn)品造型或繪圖協(xié)同查詢：同步或異步以當(dāng)前信息為索引，獲取深層信息協(xié)同設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)化制造協(xié)同設(shè)計(jì)的基本功能協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)支持協(xié)同設(shè)計(jì)的產(chǎn)品信息模型協(xié)同的前提-設(shè)計(jì)信息的共享中間協(xié)作層：C/S結(jié)構(gòu)中，包括服務(wù)器的數(shù)據(jù)管理功能（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、客戶響應(yīng)請求、并發(fā)控制、一致性、完整性、錯(cuò)誤恢復(fù)）和網(wǎng)絡(luò)管理功能統(tǒng)一的信息模型是關(guān)鍵。STEP方法。同步方式：whatyouseeiswhatIsee.(虛擬公共區(qū)域）協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)支持協(xié)同設(shè)計(jì)的產(chǎn)品信息模型協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)過程中的沖突檢測和消解不同成員的設(shè)計(jì)目標(biāo)、方案和對象之間的沖突和矛盾領(lǐng)域?qū)記_突（設(shè)計(jì)形式）和控制層沖突（設(shè)計(jì)過程）沖突消解方法：協(xié)商方法協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)過程中的沖突檢測和消解協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理不同地點(diǎn)，不同軟件所產(chǎn)生的分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，保證數(shù)據(jù)信息的完整性和一致性電子倉庫：checkin,checkout工作流和設(shè)計(jì)流程管理：規(guī)劃、調(diào)度和監(jiān)視產(chǎn)品的開發(fā)過程Web技術(shù)與pdm技術(shù)的結(jié)合協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！產(chǎn)品創(chuàng)新與集成產(chǎn)品開發(fā)徐雷8April2011產(chǎn)品創(chuàng)新與集成產(chǎn)品開發(fā)主要內(nèi)容產(chǎn)品和產(chǎn)品創(chuàng)新現(xiàn)代產(chǎn)品快速開發(fā)技術(shù)虛擬產(chǎn)品開發(fā)虛擬制造產(chǎn)品開發(fā)的集成技術(shù)主要內(nèi)容產(chǎn)品和產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品與產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品的概念產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)的不同方式產(chǎn)品與產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品的概念什么是產(chǎn)品？目前的產(chǎn)品概念直到目前為止，在大多數(shù)人的觀念中，產(chǎn)品是物質(zhì)形態(tài)的商品，是把原材料經(jīng)過加工制造成為市場需要的貨品。在產(chǎn)品開發(fā)和創(chuàng)新過程中主要考慮的是產(chǎn)品的物理功能，在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中主要考慮的是生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和交貨期。企業(yè)與顧客的關(guān)系隨著產(chǎn)品的交易和有限的擔(dān)保而告結(jié)束?？傊?，產(chǎn)品是看得見、摸得著的東西。什么是產(chǎn)品？目前的產(chǎn)品概念直到目前為止，在大多數(shù)人的觀念中什么是產(chǎn)品？目前產(chǎn)品觀念形成的原因在工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的大量生產(chǎn)方式中，產(chǎn)品相對單一，企業(yè)利潤主要來自加工制造、裝配和市場銷售。產(chǎn)品設(shè)計(jì)原材料加工裝配銷售服務(wù)報(bào)廢價(jià)值比例產(chǎn)品生命周期什么是產(chǎn)品？目前產(chǎn)品觀念形成的原因產(chǎn)品設(shè)計(jì)原材料加工裝配銷什么是產(chǎn)品？傳統(tǒng)產(chǎn)品概念所存在的問題制造商以生產(chǎn)和銷售產(chǎn)品追求最大利潤，這與他們對社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展應(yīng)負(fù)的責(zé)任往往是矛盾的。

知識在產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的重要作用怎樣體現(xiàn)?知識資源和物質(zhì)資源的關(guān)系如何?知識的價(jià)值又如何量化?

什么是產(chǎn)品？傳統(tǒng)產(chǎn)品概念所存在的問題什么是產(chǎn)品？未來產(chǎn)品概念：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品越來越復(fù)雜，品種越來越多，更新?lián)Q代日益加速，生命周期不斷縮短。產(chǎn)品的概念發(fā)生了根本的變化。產(chǎn)品不僅是物質(zhì)形態(tài)的，還有知識形態(tài)的(如計(jì)算機(jī)軟件)。大多數(shù)的產(chǎn)品實(shí)質(zhì)上已經(jīng)同時(shí)包括物質(zhì)和知識兩種形態(tài)。什么是產(chǎn)品？未來產(chǎn)品概念：什么是產(chǎn)品？產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段價(jià)值比例發(fā)生的變化

知識含量原材料加工裝配價(jià)值比例產(chǎn)品生命周期知識含量銷售服務(wù)培訓(xùn)回收再造知識創(chuàng)新與軟件開發(fā)關(guān)鍵零部件什么是產(chǎn)品？產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段價(jià)值比例發(fā)生的變化 知識含量什么是產(chǎn)品？產(chǎn)品概念的變化目前的產(chǎn)品概念未來的產(chǎn)品概念物質(zhì)形態(tài)的貨品

一個(gè)包括物質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)的綜合“解”

按照定貨規(guī)格要求進(jìn)行生產(chǎn)和交貨

按照顧客使用需要進(jìn)行生產(chǎn)和交貨

滿足顧客當(dāng)前的要求

滿足顧客當(dāng)前和將來的要求

一次性的交易和有限擔(dān)保

產(chǎn)品生命周期的交易和終生擔(dān)保

顧客滿意

顧客和社會(huì)各方面都滿意

什么是產(chǎn)品？產(chǎn)品概念的變化目前的產(chǎn)品概念未來的產(chǎn)品概念物質(zhì)形產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新的含義及其重要性產(chǎn)品創(chuàng)新，或者稱之為新產(chǎn)品開發(fā)，是企業(yè)確保市場競爭優(yōu)勢、維持企業(yè)生存及成長的重要機(jī)能。企業(yè)現(xiàn)狀分析還表明：改進(jìn)產(chǎn)品創(chuàng)新過程比改進(jìn)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程獲得的效益更為顯著，因?yàn)樾庐a(chǎn)品開發(fā)是企業(yè)發(fā)展的龍頭。產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新的含義及其重要性產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新的概念和含義的演變過程：第一代是“技術(shù)推動(dòng)”型。通常是由于某種新技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用，推動(dòng)新產(chǎn)品的出現(xiàn)。第二代是“需求拉動(dòng)”型。市場的某種需求促使新產(chǎn)品的形成和發(fā)展。第三代是“推拉聯(lián)合”型。即上述兩種產(chǎn)品開發(fā)觀念和策略的結(jié)合。第四代是“功能和過程集成”型。第五代是“系統(tǒng)集成和網(wǎng)絡(luò)”型。產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新的概念和含義的演變過程：產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)傳統(tǒng)的創(chuàng)新過程工程師設(shè)計(jì)出產(chǎn)品圖樣，制造原型，驗(yàn)證工藝，然后進(jìn)行性能測試和分析。如果達(dá)不到預(yù)期的要求，就反復(fù)進(jìn)行這一過程，直到滿意為止。弊端：新產(chǎn)品研制涉及到企業(yè)的許多部門，周期很長，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能導(dǎo)致失敗。在這種情況下，一件新產(chǎn)品通常要經(jīng)過多次反復(fù)試制才能正式投產(chǎn)，往往由于上市慢，錯(cuò)過市場機(jī)遇，誤了商機(jī)。產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)傳統(tǒng)的創(chuàng)新過程產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新的觀念和策略的變化：從規(guī)模、成本和質(zhì)量目標(biāo)發(fā)展到上市速度第一。從順序工作方式轉(zhuǎn)向并行工作方式。從滿足設(shè)計(jì)部門目標(biāo)延伸到全面實(shí)現(xiàn)企業(yè)目標(biāo)。從滿足企業(yè)目標(biāo)進(jìn)一步全面體現(xiàn)社會(huì)效益。產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新的觀念和策略的變化：產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新工程產(chǎn)生原因:實(shí)踐表明，從改變單項(xiàng)技術(shù)或過程入手，已經(jīng)無法在縮短產(chǎn)品上市周期上取得實(shí)質(zhì)性突破，不能滿足市場瞬息萬變的要求。為了適應(yīng)產(chǎn)品創(chuàng)新觀念和策略的變化，提出產(chǎn)品創(chuàng)新工程，它是一系列新技術(shù)和新思想的集成。產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新工程產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)目標(biāo)是解決新產(chǎn)品開發(fā)過程中存在的三個(gè)主要問題：縮短產(chǎn)品創(chuàng)新構(gòu)思到新產(chǎn)品上市之間的周期，借助各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，加快設(shè)計(jì)進(jìn)度，壓縮時(shí)間。通過網(wǎng)絡(luò)，組織各方面的專家協(xié)同工作，提高新產(chǎn)品的知識含量、創(chuàng)新程度、可制造性、宜人性和綠色度(與人類和環(huán)境的友好程度)，擴(kuò)展活動(dòng)空間。充分利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和和快速原型技術(shù)的潛力，避免反復(fù)試制產(chǎn)品實(shí)物原型的過程，節(jié)省新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用。產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)目標(biāo)是解決新產(chǎn)品開發(fā)過程中存在的三個(gè)主要問產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新工程的主要支撐技術(shù)是：計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。產(chǎn)品和過程的仿真技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)?？焖僭秃椭圃旒夹g(shù)。產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新工程的主要支撐技術(shù)是：快速響應(yīng)工程與快速設(shè)計(jì)

快速響應(yīng)工程的含義包括對制造系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、資源配置及企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的快速調(diào)控能力，使得該企業(yè)能夠生產(chǎn)出適銷對路的產(chǎn)品，快速投放市場，爭取最大的利潤及社會(huì)影響力?？焖夙憫?yīng)的功能要素建立快速捕捉市場動(dòng)態(tài)需求信息的決策機(jī)制實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)追求新產(chǎn)品的快速試制定型推行快速響應(yīng)制造的生產(chǎn)管理體系快速響應(yīng)工程與快速設(shè)計(jì)快速響應(yīng)工程的含義快速設(shè)計(jì)技術(shù)

快速設(shè)計(jì)在保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)上以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期為目的的設(shè)計(jì)方法與技術(shù)，研究如何提高設(shè)計(jì)速度、加快設(shè)計(jì)進(jìn)程和縮短新產(chǎn)品試制周期，提高企業(yè)對市場的快速響應(yīng)能力?？焖僭O(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD/CAPP/CAM，產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)，虛擬設(shè)計(jì)，虛擬原型等）CSCW（計(jì)算機(jī)支持的合作工作方式）反求工程快速原型快速設(shè)計(jì)技術(shù)快速設(shè)計(jì)快速設(shè)計(jì)技術(shù)

圖8.1產(chǎn)品開發(fā)集成快速設(shè)計(jì)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬原型虛擬設(shè)計(jì)協(xié)同工作…反求工程概念設(shè)計(jì)實(shí)物快速原型設(shè)計(jì)評價(jià)制造系統(tǒng)（NC,MC,FMS…）分布式網(wǎng)絡(luò)及通信結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識庫工藝數(shù)據(jù)庫零件圖形庫產(chǎn)品模型庫快速設(shè)計(jì)技術(shù)圖8.1產(chǎn)品開發(fā)集成快速設(shè)計(jì)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)虛擬產(chǎn)品開發(fā)VPD基本思想用計(jì)算機(jī)完成整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程，工程師在計(jì)算機(jī)上建立產(chǎn)品模型，對模型進(jìn)行各種分析，然后改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。組織形式虛擬產(chǎn)品開發(fā)是由從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、仿真、制造以及產(chǎn)品銷售和服務(wù)等方面的各種人員網(wǎng)絡(luò)所組成。他們通過網(wǎng)絡(luò)通信組建成“虛擬”的產(chǎn)品開發(fā)小組，將設(shè)計(jì)和制造工程師、分析專家、銷售人員、供應(yīng)廠商以及顧客聯(lián)成一體，不用管他們所處何地，都可實(shí)現(xiàn)異地協(xié)同工作。設(shè)計(jì)分析仿真制造銷售供應(yīng)商顧客虛擬的產(chǎn)品開發(fā)小組網(wǎng)絡(luò)虛擬產(chǎn)品開發(fā)VPD基本思想設(shè)計(jì)分析仿真制造銷售供應(yīng)商顧客虛擬虛擬產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用過程用數(shù)字形式“虛擬地”創(chuàng)造產(chǎn)品，并在制造實(shí)物原型之前對產(chǎn)品的外形、部件組合和功能進(jìn)行評審，快速地完成新產(chǎn)品開發(fā)。由于在虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境中的產(chǎn)品實(shí)際上只是一種數(shù)字模型，因此可以對它隨時(shí)隨地進(jìn)行觀察、分析、修改、通信及更新版本，這樣使新產(chǎn)品開發(fā)所涉及的方方面面，包括設(shè)計(jì)、分析、可制造性、可裝配性、易維護(hù)性、易銷售性，都能同時(shí)相互配合進(jìn)行。虛擬產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用過程虛擬產(chǎn)品開發(fā)虛擬產(chǎn)品開發(fā)的五個(gè)階段CAD單項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。部門之間信息互聯(lián)。實(shí)施并行工程，相互依存。聯(lián)盟伙伴全面參與。完全的虛擬產(chǎn)品開發(fā)。初級階段產(chǎn)生實(shí)際效益虛擬產(chǎn)品開發(fā)虛擬產(chǎn)品開發(fā)的五個(gè)階段初級階段產(chǎn)生實(shí)際效益虛擬產(chǎn)品開發(fā)第一階段局部優(yōu)化。這個(gè)階段的特點(diǎn)是把目標(biāo)放在提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)局部工作的效率上。但是，這種局部優(yōu)化常常會(huì)造成其它經(jīng)營成本的增加以及企業(yè)內(nèi)部各部門之間達(dá)不到最佳的合作。例如，推廣二維CAD技術(shù)代替手工繪圖，這樣做肯定會(huì)提高繪圖的效率。但由于CAD／CAM／CAE之間沒有實(shí)現(xiàn)集成，分析人員、數(shù)控編程人員和供應(yīng)廠商仍然還要采用手工方法重新錄入有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。虛擬產(chǎn)品開發(fā)第一階段虛擬產(chǎn)品開發(fā)第二階段內(nèi)部互聯(lián)。這一階段的重點(diǎn)是不同部門和功能的集成，在企業(yè)內(nèi)部通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。當(dāng)完成第一階段后，在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期及降低成本初見成效時(shí)，可試圖將CAD／CAM／CAE加以集成。不同部門的人員通過局域網(wǎng)、開放平臺(tái)、IGES／STEP等圖形交換標(biāo)準(zhǔn)和電子郵件來共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)和信息。虛擬產(chǎn)品開發(fā)第二階段虛擬產(chǎn)品開發(fā)第三階段相互依存。各部門從互聯(lián)發(fā)展到相互依存，開始以并行工程方式工作。因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量有了很大提高，大大縮短開發(fā)新產(chǎn)品所需的時(shí)間。此時(shí)，企業(yè)開始獲得明顯效益，例如，可縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期30％-50％，降低開發(fā)成本30％~50％，產(chǎn)品缺陷減少30％~50％等。虛擬產(chǎn)品開發(fā)第三階段虛擬產(chǎn)品開發(fā)第四階段全面參與。這一階段的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟企業(yè)的所有伙伴都參與新產(chǎn)品開發(fā)過程，共同實(shí)施產(chǎn)品創(chuàng)新工程。這一階段已經(jīng)超越一個(gè)企業(yè)內(nèi)部實(shí)施并行工程的概念，變成為由供應(yīng)商和合作伙伴共同組成的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟企業(yè)，集各自的核心競爭能力之大成，共同創(chuàng)造具有良好市場前景的新產(chǎn)品。虛擬產(chǎn)品開發(fā)第四階段虛擬產(chǎn)品開發(fā)第五階段完全的虛擬產(chǎn)品開發(fā)。在這個(gè)階段真正實(shí)現(xiàn)虛擬產(chǎn)品開發(fā)的理想，產(chǎn)品和過程的知識通過模型的建立全部數(shù)字化，避免實(shí)物原型的制作，加工制造、裝配和檢驗(yàn)過程在投入生產(chǎn)之前在計(jì)算機(jī)上經(jīng)過充分的仿真驗(yàn)證。此外，顧客通過網(wǎng)絡(luò)也可直接參與產(chǎn)品開發(fā)過程，討論產(chǎn)品的功能以及使用和維修過程中可能發(fā)生的問題。企業(yè)將掌握顧客當(dāng)前及今后的要求，真正做到完全按顧客要求定制產(chǎn)品，并把每個(gè)顧客提出的要求(產(chǎn)品知識)集成到新產(chǎn)品開發(fā)過程中去，取得經(jīng)營的更大成功。虛擬產(chǎn)品開發(fā)第五階段虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車安全裝置設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)背景美國聯(lián)信（AlliedSignal）公司是從事汽車安全帶和氣囊的業(yè)務(wù)，研制一系列汽車安全防護(hù)裝置，包括扣環(huán)、伸縮器、座椅高度調(diào)節(jié)器、一體化完全帶、兒童座椅系統(tǒng)等。這些產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)工作，在位于美國密蘇里州的總部進(jìn)行，而制造工作則分散于世界不同的地區(qū)，以便就近供應(yīng)各地客戶。該公司采用CATIA系統(tǒng)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。轎車安全裝置的實(shí)體模型虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車安全裝置設(shè)計(jì)轎車安全裝置的實(shí)體模型虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車安全裝置設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求該公司的安全帶伸縮器有五種基本類型，分別適用于不同系列的車輛。它們對包裝、式樣和性能的要求都有所不同。客戶經(jīng)常對基本類型作出某些改變，甚至要求全新的設(shè)計(jì)。

虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車安全裝置設(shè)計(jì)虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車安全裝置設(shè)計(jì)新產(chǎn)品開發(fā)過程

星期一早晨，設(shè)計(jì)人員完成某一個(gè)零件的立體模型建立工作，當(dāng)天晚上就能夠迅速地制出樣品(快速原型)

星期二早晨，審查這件樣品，并修改設(shè)計(jì)，當(dāng)天又制出另一件樣品星期三又重復(fù)前一天的過程星期四早晨，對該零件的方案進(jìn)行最后審定，當(dāng)天下午，修改各種細(xì)節(jié)星期五，該零件就可投產(chǎn)虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車安全裝置設(shè)計(jì)星期一早晨，設(shè)計(jì)人員完成某一虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例轎車變速箱的數(shù)字原型任務(wù)背景

同濟(jì)大學(xué)與有關(guān)企業(yè)合作測繪了國外兩種新型汽車變速器及其主減速器和差速器。

設(shè)計(jì)過程利用UnigraphicsCAD系統(tǒng)建立了每個(gè)零件的三維實(shí)體模型，然后在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)字化裝配，從而得到了整個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)字原型(DigitalPrototyping)。在數(shù)字原型的基礎(chǔ)上，利用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析(ADAMS)軟件，分別建立了它們的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析模型，對其傳動(dòng)特性進(jìn)行分析，結(jié)果與實(shí)物試驗(yàn)基本吻合。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例轎車變速箱的數(shù)字原型在數(shù)字原型的基礎(chǔ)上，利用虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例整車的數(shù)字原型設(shè)計(jì)背景汽車制造商的目標(biāo)是要用36個(gè)月或更短的時(shí)間推出一種新型號汽車。美國密蘇里州的QED公司是一家專門從事汽車設(shè)計(jì)的產(chǎn)品開發(fā)公司，在UnigraphiesCAD／CAM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上推出“電子數(shù)學(xué)模型分析”(EMMA)軟件，它能夠把來自不同CAD系統(tǒng)的零部件數(shù)據(jù)綜合成為整部汽車的三維裝配模型——數(shù)字原型，以便在新產(chǎn)品開發(fā)過程早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例整車的數(shù)字原型虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例整車的數(shù)字原型設(shè)計(jì)過程在由瑞典、德國、英國和北美洲的多家公司聯(lián)合設(shè)計(jì)的一種新型汽車上，通過EMMA系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有200個(gè)問題需要糾正，避免了50次重大的設(shè)計(jì)更改，使這個(gè)項(xiàng)目節(jié)約500萬美元。因?yàn)槊看沃卮笤O(shè)計(jì)更改將導(dǎo)致工藝裝備的重新制作，平均需耗費(fèi)10萬美元。整車數(shù)字原型大體由2000多個(gè)零部件構(gòu)成，可以把它當(dāng)成一部真正的汽車去進(jìn)行技術(shù)評估。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例整車的數(shù)字原型虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例整車的數(shù)字原型設(shè)計(jì)結(jié)果圖示是一輛載重車的數(shù)字原型，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、傳動(dòng)系統(tǒng)、駕駛室、車輪等所有主要部件和總成。工程師可以從不同的角度去查看它，可把圖象放大或取任一截面(可移動(dòng)圖左上角中的線格選定)，以便詳細(xì)檢查可能出現(xiàn)問題的地方，如零部件的相互干擾和間隙大小，以及制造和裝配中的問題等。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例整車的數(shù)字原型虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車碰撞仿真任務(wù)背景提高安全性是汽車設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題之一。仿真技術(shù)為汽車工業(yè)帶來的好處主要是能夠減少樣車(原型)上的試驗(yàn)次數(shù)。樣車不僅很貴，而且在產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后才能制造，需要時(shí)間。為了推出一種新車型，往往要在樣車上進(jìn)行幾十次，甚至幾百次試驗(yàn)，花費(fèi)幾十萬美元。汽車碰撞試驗(yàn)是樣車試驗(yàn)中昂貴的一種試驗(yàn)，通常只能進(jìn)行很少次數(shù)，且不一定能找出影響安全性的所有因素。但在整車數(shù)字原型的基礎(chǔ)上，就有可能反復(fù)進(jìn)行多次碰撞仿真，研究不同零部件對安全性的影響。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車碰撞仿真虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車碰撞仿真設(shè)計(jì)過程美國ESI公司的軟件可以真實(shí)地模擬汽車在0~100km／h速度下的碰撞，兩輛寶馬轎車橫向相撞的仿真結(jié)果如圖所示。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車碰撞仿真虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車碰撞仿真設(shè)計(jì)結(jié)果仿真技術(shù)是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的重要支撐技術(shù)，已經(jīng)從一種輔助驗(yàn)證手段變?yōu)樾庐a(chǎn)品開發(fā)的組成部分，進(jìn)入基于仿真的設(shè)計(jì)時(shí)代，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期就開始應(yīng)用仿真技術(shù)。例如，對一種車型進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，要通過仿真檢驗(yàn)每一修改對設(shè)計(jì)特性的影響，然后逐步進(jìn)行修改，直至產(chǎn)生新的車型。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例汽車碰撞仿真虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程合作任務(wù)背景分散網(wǎng)絡(luò)化制造為零部件供應(yīng)商和整機(jī)廠的合作提供了前所未有的廣闊前景。例如，加拿大阿培克斯(ApexMetals)公司是一家金屬?zèng)_壓件和組裝件生產(chǎn)公司，與美國克萊斯勒汽車公司保持著密切的合作關(guān)系。兩家公司雖然分別位于不同的國家，使用不同的CAD系統(tǒng)，但是，兩家公司工程師的合作卻親密無間，仿佛就在同一間辦公室工作。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程合作虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程合作合作過程克萊斯勒公司設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)支架問題。通過“汽車萬維網(wǎng)”(Auto-Web)把CAD數(shù)據(jù)傳至阿培克斯公司

阿培克斯公司從克萊斯勒公司網(wǎng)上下載CAD模型及有關(guān)該支架的技術(shù)資料

改進(jìn)虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程合作虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程合作設(shè)計(jì)結(jié)果

經(jīng)阿培克斯公司重新設(shè)計(jì)的這個(gè)零件的厚度從2．5mm，減少到2mm。重量減輕了25％，成本降低25％，同時(shí)又能承受規(guī)定的載荷而不斷裂。這次重新設(shè)計(jì)極為成功，阿培克斯公司因此得到了生產(chǎn)這個(gè)支架的合同。

虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程合作虛擬制造(VirtualManufacturing)基本思想

虛擬制造(VirtualManufacturing)或者稱為數(shù)字化制造?；緲?gòu)思是“在計(jì)算機(jī)上驗(yàn)證產(chǎn)品的制造過程”。工程師在計(jì)算機(jī)上建立過程和設(shè)備的模型，與產(chǎn)品的數(shù)字原型結(jié)合，對制造過程進(jìn)行全面仿真分析，優(yōu)化產(chǎn)品的制造過程、工藝參數(shù)、設(shè)備性能、車問布局等。

虛擬制造(VirtualManufacturing)基本思虛擬制造(VirtualManufacturing)目標(biāo)虛擬制造的目標(biāo)并不是替代產(chǎn)品制造的物理過程，而是通過建模和仿真來預(yù)測制造過程中可能出現(xiàn)的問題，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可制造性和可裝配性，優(yōu)化制造工藝過程及其設(shè)備的運(yùn)行工況以及整個(gè)制造過程的計(jì)劃調(diào)度，使得產(chǎn)品及其制造過程更加合理和經(jīng)濟(jì)。內(nèi)涵通過三維圖形使制造過程可視化，同時(shí)借助數(shù)學(xué)模型優(yōu)化制造過程，具有可交互性和可操作性，是制造活動(dòng)的一種驗(yàn)證工具。內(nèi)容虛擬制造包括微觀的虛擬工藝過程和設(shè)備、宏觀的虛擬制造系統(tǒng)兩大類。

虛擬制造(VirtualManufacturing)目標(biāo)虛擬制造(VirtualManufacturing)虛擬工藝過程和設(shè)備虛擬工藝過程和設(shè)備是各種單項(xiàng)工藝過程和設(shè)備運(yùn)行的仿真，如數(shù)控加工、焊接、激光加工、噴漆和裝配等。示例以虛擬數(shù)控加工(VNC)為例，說明虛擬工藝過程的功能與作用。虛擬數(shù)控加工是用來模擬與分析數(shù)控加工過程和校驗(yàn)NC程序的工具。它是人機(jī)交互的三維仿真環(huán)境，完整地實(shí)現(xiàn)機(jī)床與刀具的運(yùn)動(dòng)、工件的裝夾和材料的去除過程的可視化和人機(jī)交互操作。虛擬制造(VirtualManufacturing)虛擬工虛擬制造(VirtualManufacturing)VNC建立過程虛擬數(shù)控機(jī)床(VNC)的模型是用CAD建立的，通常只需建立運(yùn)動(dòng)部件或有可能發(fā)生碰撞的零部件模型，以簡化模型和減少建模時(shí)間。美國Deneb公司和以色列Tecnomatix公司推出的虛擬制造仿真軟件都包含有典型機(jī)床和其它設(shè)備的模型。VNC具有與真實(shí)機(jī)床一樣的控制功能和操作面板，利用VNC可解決數(shù)控程序檢驗(yàn)和加工工藝質(zhì)量改進(jìn)兩個(gè)問題。

虛擬制造(VirtualManufacturing)VNC虛擬制造(VirtualManufacturing)VNC仿真加工的意義：1.盡管CAD／CAM系統(tǒng)已非常成熟，但輸出的數(shù)控程序通常還需要通過試切來檢驗(yàn)和修改。通過VNC的仿真，可按照實(shí)際機(jī)床操作同樣的方式在屏幕上操作虛擬的機(jī)床，不僅可直觀地發(fā)現(xiàn)問題，且可對新的編程技術(shù)大膽進(jìn)行試驗(yàn)，不占用機(jī)時(shí)，也不必?fù)?dān)心損壞機(jī)床。實(shí)際運(yùn)行的數(shù)控程序在編輯窗口中顯示，可隨時(shí)改變數(shù)控程序，并立即看到改變后的結(jié)果。

示例：

碰撞是數(shù)控編程時(shí)最致命的錯(cuò)誤，會(huì)帶來無法挽回的損失。VNC仿真加工過程，既可在碰撞發(fā)生時(shí)就停止循環(huán)，也可記錄碰撞而讓循環(huán)繼續(xù)。記錄內(nèi)容包括哪些零件遭到損壞，以及由哪些NC代碼段造成。虛擬制造(VirtualManufacturing)VNC虛擬制造(VirtualManufacturing)VNC仿真加工的意義：加工工藝質(zhì)量是由循環(huán)效率和工件加工質(zhì)量來綜合評定的。統(tǒng)計(jì)表明，由于過慢的進(jìn)給、不必要的運(yùn)動(dòng)或重復(fù)的換刀等，往往浪費(fèi)30％-40％的循環(huán)時(shí)間。VNC能查明這些原因，減少循環(huán)時(shí)間的浪費(fèi)。VNC能標(biāo)識出導(dǎo)致切割不足或過切的工藝條件，以及導(dǎo)致刀具毀壞的工藝條件。切削數(shù)據(jù)與每把刀具關(guān)聯(lián)，它包括切削用量、刀具累積切削時(shí)間和去除材料量，利用這些數(shù)據(jù)可預(yù)測刀具的壽命。夾具設(shè)計(jì)和工件位置對加工的精度是至關(guān)重要的。VNC可對不同的夾具和工件組合進(jìn)行多方案評價(jià)，以選取最優(yōu)配置。甚至可模擬加工過程中的彈性變形，對機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，以及預(yù)測工件的尺寸精度和表面粗糙度。

虛擬制造(VirtualManufacturing)VNC虛擬制造系統(tǒng)美國Deneb公司的排隊(duì)事件仿真工具--Quest軟件，是用來仿真和分析制造系統(tǒng)的典型工具。建立方法：通過面向?qū)ο蟮慕７椒ǎ趦?nèi)容豐富的模型庫中選擇各種機(jī)床、工作單元、傳送裝置、立體倉庫、自動(dòng)輸送小車和操作人員等模型，使制造系統(tǒng)仿真模型的建立不再是件困難的事情。通過直觀的三維圖形仿真，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問題，并能對制造系統(tǒng)的布局方案、批量控制、運(yùn)行統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行評價(jià)比較。虛擬制造系統(tǒng)美國Deneb公司的排隊(duì)事件仿真工具--Que虛擬制造系統(tǒng)效果Quest模型建好后，能夠運(yùn)行以觀察模型的行為。運(yùn)行過程中，用戶仍能對其進(jìn)行控制，能縮放或在模型中漫游，以檢驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦\(yùn)行。該軟件模擬圓鋸最終裝配線的一幀屏幕。虛擬制造系統(tǒng)效果該軟件模擬圓鋸最終裝配線的一幀屏幕。虛擬制造系統(tǒng)解決生產(chǎn)線布局和調(diào)度中的問題物流中的瓶頸環(huán)節(jié)和關(guān)鍵路徑使生產(chǎn)流程中的不確定因素降到最低減少設(shè)備布局變更的損失，降低風(fēng)險(xiǎn)全面考慮所有構(gòu)成要素的影響，并進(jìn)行最終綜合檢查虛擬制造系統(tǒng)解決生產(chǎn)線布局和調(diào)度中的問題計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)制造業(yè)現(xiàn)狀顧客滿意度產(chǎn)品性能：先進(jìn)實(shí)用、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、體小量輕、節(jié)能高效、綠色環(huán)保產(chǎn)品開發(fā)模式：多品種、小批量、柔性化、高效率生產(chǎn)過程：高速、高精、自動(dòng)化、少切削、節(jié)能環(huán)保、零缺陷。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)制造業(yè)現(xiàn)狀計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)基本觀點(diǎn)制造業(yè)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，從市場分析、經(jīng)營決策、工程設(shè)計(jì)、制造過程、生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)量控制到售后服務(wù)都是密切關(guān)聯(lián)、不可分割的制造過程的本質(zhì)是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳動(dòng)、加工和利用的過程。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)基本觀點(diǎn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)定義CIM是一種組織、管理和運(yùn)行企業(yè)生產(chǎn)的哲理，借助計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)全過程中有關(guān)人/組織、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素與其信息流、物流有機(jī)地集成并優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)企業(yè)整體優(yōu)化TQCSE計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)定義計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)基本組成企業(yè)管理軟件系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)制造過程自動(dòng)化系統(tǒng)質(zhì)量保證系統(tǒng)物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)基本組成計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)企業(yè)管理軟件系統(tǒng)核心：MIS,MRPII,ERP內(nèi)容：市場及技術(shù)預(yù)測，企業(yè)經(jīng)營決策，企業(yè)及車間計(jì)劃，原材料采購，供應(yīng)鏈管理，財(cái)務(wù)管理，成本管理，設(shè)備管理，人力資源管理，銷售管理等。SAP,ORACLE,用友，金蝶等重點(diǎn)：結(jié)合企業(yè)實(shí)際，分析具體生產(chǎn)經(jīng)營中的物質(zhì)流，資金流和信息流規(guī)律，對各種信息進(jìn)行篩選、集成和優(yōu)化。集成，開放，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和一致性計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)企業(yè)管理軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)核心：產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、制造準(zhǔn)備與以及產(chǎn)品性能測試。用數(shù)字化信息完成產(chǎn)品制造之前的所有環(huán)節(jié)，保證新產(chǎn)品開發(fā)的高質(zhì)量和高效率。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)制造過程自動(dòng)化功能：在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過控制和調(diào)度，利用NC代碼和數(shù)控機(jī)床將毛坯加工成合格的零件，并裝配成部件或產(chǎn)品組成部分：數(shù)控機(jī)床、加工中心，F(xiàn)MC,FMS，焊接或裝配機(jī)器人相關(guān)因素:AGV,立體倉庫，自動(dòng)上下料，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)制造過程自動(dòng)化計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)質(zhì)量保證系統(tǒng)綱領(lǐng)性文件，通過收集、存儲(chǔ)、評價(jià)與處理存在于設(shè)計(jì)