来源：第三维度
     作者：未知

　　概要：作者在深入的研究各种体系结构的基础上，提出了一个以产品生命周期管理PLM为基础的，集虚拟制造技术、办公自动化、网络技术、资源计划ERP、并行工程和全生命周期工程于一体的面向制造企业的实用的虚拟制造系统体系结构，并研究了其工作原理。本文提出的虚拟制造系统体系结构是一种真正面向制造企业的实用的集成的虚拟制造系统体系结构，完整清晰的描述了虚拟制造系统的整个过程，充分体现了实际制造系统和虚拟制造系统之间的映射关系，统筹兼顾了系统开放性和知识集成性，总之，与现有的系统模型相比较，具有一定的先进性，实用性和可应用性。

　　1、引言

　　当今世界企业间围绕时间、质量和成本的竞争越来越激烈。企业间竞争的目标是:以最快的速度、最低的成本制造出用户满意的产品。优质低价的产品及时上市已成为企业取得竞争优势的关键。为了适应这种变化，制造业于80年代中期提出了虚拟制造(Virtual Manufacturing,即VM)新概念，得到人们的极大重视而获得迅速发展。它是以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真。这样，可以在产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造过程，以此来优化产品的设计质量和制造过程，优化生产管理和资源规划，以达到产品开发周期和成本的最小化，产品设计质量的最优化和生产效率最高化，从而形成企业的市场竞争优势。

　　虚拟制造系统(Virtual Manufacturing system，即VMS)是在虚拟制造思想指导下的一种 基于计算机技术的集成的、虚拟的制造系统。在信息集成的基础上，通过组织管理、技术、资源和人机集成实现产品开发过程的集成。在整个产品开发过程中，在基于虚拟现实、科学可视化和多媒体等技术的虚拟使用环境、虚拟性能测试环境以及虚拟制造环境等虚拟环境下，在各种人工智能技术和方法的支持下，通过集成地应用各种建模、仿真分析技术和工具，实现集成的、并行的产品和过程开发，以及对产品设计、制造过程、生产规划、调度和管理的测试，利用分布式协同求解，以提高企业各级决策和控制能力，实现自我调节、自我完善、自我改造和自我发展，达到提高整体的动作效能、实现全局最优决策和提高市场竞争力的目的。

　　由于虚拟制造系统的体系结构是整个虚拟制造系统实现的关键，因此国内外众多的研究机构针对VMS作了大量的研究，提出了不同的VMS体系结构方案。但到目前为止还没有一个完善的体系结构，无论是现有的通用体系结构还是现有的专用体系结构，都存在着一定的缺陷和局限性。其共性主要表现如下:首先，无法完整清晰的描述虚拟制造系统的整个过程，在模型建立方面存在一定的片面性:其次，实际制造系统和虚拟制造系统之间的映射关系表示不充分，是不完全映射，因此无法综合考虑真实状态、信息传递和系统控制:再次，在系统开放性和知识集成性上也有所欠缺，两者不能统筹兼顾:最后，在实用性和可应用性上有较大欠缺，缺少一种真正面向制造企业的实用的集成的虚拟制造系统体系结构。

　　 基于此，本文作者在深入的研究各种体系结构的基础上。提出了一个以产品生命周期管理PLM为基础的，集虚拟制造技术、办公自动化、网络技术、资源计划ERP、并行工程和全生命周期工程于一体的面向制造企业的实用的虚拟制造系统体系结构，以期能解决上述存在的问题。在这基础之上，论述了此体系结构的工作原理。

　　2、虚拟制造系统体系结构

　　虚拟制造系统体系结构如图I所示。

图I 虚拟制造系统体系结构

　　虚拟制造系统是以产品生命周期管理PLM为基础的，产品开发过程管理平台、产品设计平台、虚拟加工平台、虚拟生产平台、虚拟测试平台、虚拟使用平台和虚拟工厂平台都是建立在包含了完整的产品全生命周期数据的PDM上，而PDM是PLM核心功能之一。这使得虚拟制造系统应用一系列的解决方案来协同的支持产品设计、分析、制造、管理和使用，从地域上横跨全企业和供应链，从时间上覆盖从产品的概念设计一直到产品结束它的使命的全生命周期。资源计划ERP强调供应链的管理，除了传统MRPII系统的制造、财务、销售等功能外，还增加了分销管理、人力资源管理、运输管理、仓库管理、质量管理、设备管理、决策支持等功能。集成了ERP的虚拟制造系统对于制造企业战略规划、经营决策和项目管理来说，既作为一个制造企业的信息系统为其提供各种所需信息，又作为一个决策支持系统以提高各级决策和控制能力。根据市场需求以及本身的资源状况和技术条件等，进行战略规划和经营决策，确定产品类型和规模，评估可能取得的效益和可能遇到的风险。

　　根据制造企业产品规划和产品开发计划，管理各个产品开发项目。对于集成产品和过程开发来说，一方面，虚拟制造系统作为一个设计和决策的虚拟验证与测试集成环境和工程信息管理系统，使产品开发从经验到理性;另一方面，它提供了一个多学科小组进行并行工作的虚拟设计环境，基于分布式并行协同求解技术，对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行集成地、并行地设计开发，支持产品开发人员对产品方案设计、结构设计、详细设计以及工艺设计和生产组织等进行协同求解，寻求全局最优决策。在虚拟制造系统中，产品开发人员、用户和合作伙伴之间通过CSCW系统进行分布式并行合作与协同。

　　虚拟使用平台、虚拟生产平台，虚拟加工平台、虚拟测试平台解决了产品开发过程中所面临的未知因素。虚拟使用平台使用户在产品开发的早期就参加产品开发活动，这既有利于尽早地反映用户的需求情况，解决与用户需求有关的未知因素，也加强了用户对自己所提出的需求合理性的认识;虚拟测试平台采用虚拟仪器技术建立的远程产品测试平台。虚拟仪器就是在通用计算机上加上一组软件和/或硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就像是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键。任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。这样通过虚拟测试平台我们就可以远程测试产品，一旦产品发生故障，可以及时快速的进行维修。虚拟加工平台使产品设计人员能够墓于虚拟产品，对产品设计进行性能分析、评价和改进，还可以加强设计人员之间、设计人员和用户之间