導(dǎo)語(yǔ)：虛擬制造產(chǎn)品性能管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活水平的日益提高,全球制造業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。面對(duì)不可預(yù)測(cè)、持續(xù)發(fā)展、快速多變的市場(chǎng)需求,企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)必須具有高度的柔性、敏捷性。信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為制造業(yè)帶來(lái)了一系列變革,它們與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相結(jié)合就產(chǎn)生了許多先進(jìn)的制造技術(shù)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)的滲透,虛擬制造應(yīng)運(yùn)而生。

虛擬制造的本質(zhì)是以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為前提,對(duì)設(shè)計(jì)、制造等生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一建模,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段或產(chǎn)品制造之前,就能實(shí)時(shí)地并行地模擬產(chǎn)品的制造全過(guò)程及其對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響,預(yù)測(cè)產(chǎn)品的性能、成本和可制造性,從而有助于更有效、更經(jīng)濟(jì)靈活地組織生產(chǎn)制造,以達(dá)到產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期和成本的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最高化等目的。

1虛擬產(chǎn)品性能的分析

1.1產(chǎn)品的性能

通常所說(shuō)的產(chǎn)品性能,實(shí)際上是指產(chǎn)品的功能和質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面。功能是構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)力的首要要素。用戶購(gòu)買某個(gè)產(chǎn)品,首先是購(gòu)買它的功能,也就是實(shí)現(xiàn)其所需要的某種行為的能力。質(zhì)量是指產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)其功能的程度和在使用期內(nèi)功能的保持性,我們把質(zhì)量定義為“實(shí)現(xiàn)功能的程度和持久性的度量”,使它在設(shè)計(jì)中便于參數(shù)化和賦值。因?yàn)橛脩魧?duì)產(chǎn)品的要求是從性能出發(fā)的,是設(shè)計(jì)的起點(diǎn)和完成的標(biāo)志,性能特征應(yīng)當(dāng)成為整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的基本特征,或者稱為由性能需求驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)。而制造則是通過(guò)工藝特征實(shí)現(xiàn)功能特征和質(zhì)量特征所依附的幾何特征和材料特征。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究如何從性能特征到幾何特征、材料特征和工藝特征的映射。對(duì)于一個(gè)性能上的需求,可以由多個(gè)結(jié)構(gòu)、多種材料、不同的工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。性能分析就是用必要的方法去檢驗(yàn)或驗(yàn)證結(jié)構(gòu)、材料和工藝是否實(shí)現(xiàn)了求解的性能及其實(shí)現(xiàn)的程度。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段,通過(guò)一定的準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全方位的、實(shí)時(shí)的性能分析,并及時(shí)將分析評(píng)價(jià)結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),使產(chǎn)品各性能在一定程度上得到協(xié)調(diào)優(yōu)化,并根據(jù)產(chǎn)品綜合性能最優(yōu)化原則選擇一個(gè)設(shè)計(jì)方案予以實(shí)施,使開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品達(dá)到用戶(設(shè)計(jì)者)所追求的最佳性能組合。

1.2虛擬制造中產(chǎn)品的性能

虛擬制造是產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到投入使用的全過(guò)程在計(jì)算機(jī)上構(gòu)造的虛擬環(huán)境中的“虛擬”實(shí)現(xiàn),是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)床。其目標(biāo)不僅是對(duì)產(chǎn)品的物質(zhì)形態(tài)和制造過(guò)程進(jìn)行模擬和可視化,而且是對(duì)產(chǎn)品的性能、行為和功能以及在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的各個(gè)階段中的實(shí)施方案進(jìn)行預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和優(yōu)化。開(kāi)發(fā)符合用戶需求的全性能優(yōu)化的產(chǎn)品是虛擬制造的根本任務(wù)之一。

虛擬制造“生產(chǎn)”的虛擬產(chǎn)品(VirtualProduct,VP),具有真實(shí)產(chǎn)品所必須具有的特征。通過(guò)對(duì)VP實(shí)時(shí)性功能的仿真,設(shè)計(jì)人員或用戶能夠像對(duì)待真實(shí)產(chǎn)品一樣移動(dòng)、碰撞、使用VP,在生命周期的各個(gè)階段對(duì)VP性能進(jìn)行各種實(shí)時(shí)分析,如有限元分析、人機(jī)工程分析、干涉分析、加工過(guò)程分析、裝配分析等。通過(guò)分析、修改,使產(chǎn)品達(dá)到整體性能優(yōu)化。這能使用戶和制造商更快、更全面、更真實(shí)地了解想象中的產(chǎn)品。VP將成為最為流行的信息交流方式,完全交互式的VP正在替代銷售手冊(cè)、安裝手冊(cè)、甚至是維護(hù)手冊(cè),使顧客和設(shè)計(jì)者在決定購(gòu)買和制造之前能夠首先看到并了解產(chǎn)品的先進(jìn)性

2虛擬產(chǎn)品全性能模型

當(dāng)今機(jī)械產(chǎn)品功能日益增強(qiáng),結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜,產(chǎn)品性能涉及多個(gè)領(lǐng)域。這使產(chǎn)品性能分析工作變得日益復(fù)雜。因此有必要建立產(chǎn)品全性能模型來(lái)描述產(chǎn)品性能及其產(chǎn)品各性能之間的關(guān)系,進(jìn)行性能綜合分析評(píng)價(jià)。在虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中,用面向?qū)ο蟮姆椒?gòu)造具有層次結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品全性能樹(shù),結(jié)合產(chǎn)品樹(shù)一起對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行分析。

2.1產(chǎn)品全性能樹(shù)

產(chǎn)品性能包括技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)性能、實(shí)用性能和社會(huì)性能等四個(gè)主要方面。

技術(shù)性能產(chǎn)品技術(shù)性能包括產(chǎn)品可加工性、可裝配性、結(jié)構(gòu)與工藝性等。

使用性能產(chǎn)品工作性能、產(chǎn)品質(zhì)量、人機(jī)工程等。

經(jīng)濟(jì)性能指產(chǎn)品上市時(shí)間,設(shè)計(jì)制造費(fèi)用。

社會(huì)性能考慮使用產(chǎn)品時(shí)對(duì)人體健康的影響、對(duì)環(huán)境的污染、資源的利用,滿足綠色制造的要求。

2.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)

為了滿足對(duì)產(chǎn)品全方位的分層次、分階段的性能分析的需要,設(shè)計(jì)者首先要確定產(chǎn)品的層次結(jié)構(gòu),按照產(chǎn)品系列、整機(jī)、零件、部件和特征等建立產(chǎn)品樹(shù)。

結(jié)構(gòu)屬性層

對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行性能分析時(shí),其對(duì)象可能是零件、部件、組件或整機(jī)。每個(gè)對(duì)象都有其上一級(jí)的結(jié)構(gòu)所屬層。對(duì)于零件而言,其上一級(jí)結(jié)構(gòu)所屬層即為該零件裝配所屬的部件。對(duì)部件而言,其上一級(jí)結(jié)構(gòu)所屬層即為該部件裝配所屬的組件。這種所屬關(guān)系逐級(jí)向上,直到整機(jī)。整機(jī)的結(jié)構(gòu)所屬層,即為該機(jī)的使用條件與環(huán)境。在進(jìn)行性能分析時(shí),首先應(yīng)該清楚分析對(duì)象所處的結(jié)構(gòu)層的位置,從而明確與分析對(duì)象相關(guān)的環(huán)境約束因素。

性能屬性層

性能屬性層主要反映設(shè)計(jì)對(duì)象在整個(gè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的性能。要得到有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品,設(shè)計(jì)對(duì)象在性能屬性層的因素至少應(yīng)該包括如下一些方面:設(shè)計(jì)對(duì)象的功能性、制造工藝性、經(jīng)濟(jì)性、資源利用率、人機(jī)適應(yīng)性、使用安全性、質(zhì)量可靠性、環(huán)境友好性、易于服務(wù)維修及回收利用等。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中,對(duì)于人機(jī)適應(yīng)性、環(huán)境友好性、服務(wù)維修方便性以及可回收利用性往往沒(méi)有給予足夠重視,從而影響了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。產(chǎn)品全性能樹(shù)就是對(duì)產(chǎn)品性能的分類歸納總結(jié),其目的是為了便于性能分析評(píng)價(jià)工作的進(jìn)行。

結(jié)構(gòu)屬性層與性能屬性層的關(guān)系

結(jié)構(gòu)是性能的載體,性能是結(jié)構(gòu)的反映。但是同一設(shè)計(jì)對(duì)象在整機(jī)結(jié)構(gòu)層的位置并不一定完全對(duì)應(yīng)于該對(duì)象在整機(jī)性能層的位置。一個(gè)具體對(duì)象在整機(jī)性能層中的位置,取決于它對(duì)整機(jī)性能的影響程度。而不是它在整機(jī)中的結(jié)構(gòu)位置。

整機(jī)的某一特定性能可以由全部結(jié)構(gòu)對(duì)象反映,也可以由某些結(jié)構(gòu)對(duì)象反映。如汽車整機(jī)的經(jīng)濟(jì)性是由所有組成件的經(jīng)濟(jì)性來(lái)反映。而汽車的安全性卻并非與其所有組成件有關(guān)。

結(jié)構(gòu)屬性層中,隸屬關(guān)系是下層屬于上層;而性能屬性層中,隸屬關(guān)系則是上層屬性取決于下層屬性。于較低結(jié)構(gòu)層位置的零件,當(dāng)其失效后,將引起其所有結(jié)構(gòu)上層。如汽車制動(dòng)系統(tǒng)中制動(dòng)摩擦片這一位于較低結(jié)構(gòu)層位置的零件,當(dāng)其失效后,將引起所有結(jié)構(gòu)上層(如制動(dòng)系統(tǒng)、底盤)直至整機(jī)(整個(gè)汽車)在制動(dòng)性能這一性能屬性的失效。

3總結(jié)

虛擬制造環(huán)境下的產(chǎn)品實(shí)際上是一種數(shù)字化模型,因此可以對(duì)它進(jìn)行觀察、分析、通訊、及時(shí)更新,使大家在同一產(chǎn)品模型上對(duì)產(chǎn)品各方面的性能分析同時(shí)并發(fā)地進(jìn)行。虛擬制造中產(chǎn)品性能分析是全方位的,內(nèi)容十分廣泛。在此,結(jié)合虛擬制造環(huán)境下對(duì)產(chǎn)品性能分析的獨(dú)特的優(yōu)越性,通過(guò)產(chǎn)品全性能樹(shù)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)從不同的角度、在不同的層次上對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行全面的系統(tǒng)的分析。