虚拟现实制造技术体系结构研究
对于生产过程来说，虚拟制造系统则是一个监视、控制、管理、维护和仿真系统，以提高制造和生产过程管理、协调和控制能力。通过将实际制造系统映射为虚拟制造系统，实现对企业制造资源的建模，以及制造过程和生产过程规划、管理、调度、控制的仿真。根据产品类型和规模以及企业资源等情况，控制和协调生产活动，合理配置和利用人、财、物资源，以提高制造企业的整体运作效率。
虚拟制造系统管理办公平台用于系统管理人员对整个虚拟制造系统的管理、控制、维护和更新。系统管理人员通过此平台进行决策支持，经营、项目管理，办公、资料管理，IPT的组织与管理和网络与安全管理。
虚拟制造系统自身集成了一套行之有效的评价体系用于评价自身运行的正确、高效、经济和系统的创新性。设定评价体系的评价规范、方法和评价指标，通过评价模型不仅可以定性的评价虚拟制造系统的运行有效性，而且可以定量的评价虚拟制造系统的运行情况，给出定量的指标。这样虚拟制造系统就能够根据定性和定量的评价信息调整自身的运行，实现自我调节、自我完善、自我改造和自我发展。
虚拟产品模型库，设计知识库，制造知识库和仿真知识库是虚拟制造系统的底层支持，为虚拟制造系统提供产品设计，仿真，制造，装配，工艺知识，性能参数，产品数字模型:设计制造装配规则，经验，事实，概念组成的产品知识;原苏联的发明创造方法学TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving)和建立在TRIZ基础之上的创新知识平台。原苏联的发明创造方法学TRIZ理论的研究始于1946年，前苏联著名发明家G.S.Altshuller领导的研究机构分析了世界近250万件高水平的发明专利，并综合多学科领域的原理和法则后，建立起TRIZ理论体系。其目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则，即任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来发展趋势。TRIZ正是这些规律的综合。运用这一理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。鉴于知识库涉及的数据种类繁多，信息量大，必须采用当前较成熟的技术—面向对象(o-o)技术来管理。知识库以对象这种通用模型表示各种数据结构和知识。产品，零件，产品数字模型，具体产品设计，工序等都可以作为对象而存在，每个对象都拥有具体的属性和对应的实例。通过面向对象方法，可以对大量的知识及数据建立严格的管理，逻辑关系清晰，便于知识库管理和维护。
3、虚拟制造系统工作原理
虚拟制造系统的工作原理如图2所示，技术人员和用户对实际产品或产品的概要设计进行抽象和综合，利用虚拟现实技术通过计算机仿真出产品的数字化原型。技术人员和用户通过评价体系评价产品的数字化原型，根据评价结果不断的调整数字化原型，直到抽象和综合出的数字化原型符合实际产品或用户要求。虚拟设计平台、虚拟加工平台、虚拟生产平台、虚拟测试平台和虚拟使用平台通过产品开发过程管理模块管理，这五个平台并行协同的进行产品开发设计，数字化原型输入到虚拟设计平台进行虚拟设计。在进行虚拟设计时要充分考虑下游过程的支持信息，包括虚拟加工平台、虚拟生产平台、虚拟测试平台和虚拟使用平台等过程的支持信息。完成后输出到虚拟加工平台进行仿真分析(包括力学、热力学、运动学、动力学、电磁兼容性等)、工艺规划、虚拟加工、虚拟装配和可加工性分析(包括性能分析、费用估计，工时估计等)。虚拟加工平台输出的信息反馈回虚拟设计平台，对产品的虚拟设计进行修正。虚拟生产平台对产品的数字化模型进行生产环境的布局设计及设备集成、工厂生产计划及调度的优化，进行可生产性分析，同时将上述信息反馈回虚拟设计平台和虚拟加〔平台，修正这两个平台的相应输出。虚拟测试平台和虚拟使用平台接受上游过程输出的数字化模型进行虚拟测试、虚拟使用，并将信息反馈回上游过程改进产品的设计制造装配。当数字化原型经过虚拟设计平台、虚拟加工平台、虚拟生产平台、虚拟测试平台和虚拟使用平台的并行设计优化后输出产品最终数字模型。虚拟制造系统输出产品最终数字模型到实际制造系统即工程制造中心进行实际的制造。
工程制造中心主要由最终数字模型处理单元、产品工艺、数控加工中心、生产调度和其它辅助制造单元组成。工程制造中心接收虚拟制造系统输出的最终数字模型，经过最终数字模型处理单元处理后，直接将处理数据发送到产品工艺、生产调度和或数控加「中心并行协同的进行实际产品工艺规划、生产调度和加工制造。这样不仅上一阶段的工作成果可以直接转化为现实生产力，而且缩短产品制造周期，提高产品的生产质量，减少产品的返工率和材料的浪费，降低了产品生产成本。同时，工程制造中心即实际制造系统将信息反馈到虚拟制造系统中，实现自我调节、自我完善、自我改造和自我发展。
虚拟制造系统和工程制造中心的数据传输和共享都是通过计算机支持协同工作网络环境进行的，ERP，虚拟产品模型库，设计知识库，制造知识库和仿真知识库为其提供各种资源和数据。
虚拟现实制造技术体系结构研究
4、结论
虚拟制造的意义在于将工业产品制造，从过去的依赖于经验的保守方法跃入到全过程预测的崭新方法，填补CAD/CAM技术与生产过程和管理之间的技术鸿沟，为设计师、工艺师们提供了从产品概念的形成、设计到制造全过程的三维可视及空间交互的环境，从而实现了制造驱动设计。虚拟制造技术是一项军民通用，符合当前知识经济发展潮流的关键共性技术。而建立在以虚拟制造技术基础之上的虚拟制造系统能为企业生存和发展提供强有力的支撑。虚拟制造系统可以使企业能够更有效、更经济、更敏捷地组织生产，缩短产品开发周期，提高产品质量，降低成本，达到获得最优效益的目的。集成PDM、ERP和并行工程后，可实现产品设计、分析和制造信息的数字化传递、统一管理和共享。
