導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的1篇淺談大數(shù)據(jù)虛擬制造技術(shù)，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

一、前言

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用日益廣泛，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)極大程度為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了推動(dòng)力。大數(shù)據(jù)的發(fā)展可便利人們的生產(chǎn)和生活，推動(dòng)企業(yè)的發(fā)展[1]。企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中，隨著產(chǎn)品數(shù)量的增加和生產(chǎn)任務(wù)的增多，企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)積累量也不斷增強(qiáng)，若是能夠合理利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，優(yōu)化生產(chǎn)效率[2]。虛擬制造技術(shù)屬于當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的一種新技術(shù)，但由于虛擬制造缺乏實(shí)際制造數(shù)據(jù)的支撐，其仿真的結(jié)果與實(shí)際情況有差距。本文提出將虛擬制造技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)整合應(yīng)用，這一技術(shù)主要由實(shí)際制造與虛擬制造共同構(gòu)成，可以利用數(shù)據(jù)庫(kù)與模型庫(kù)緊密整合，從而實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的虛擬制造。在基于大數(shù)據(jù)的虛擬制造系統(tǒng)中，虛擬制造可對(duì)實(shí)際制造產(chǎn)生有效的指導(dǎo)效用，同時(shí)也會(huì)對(duì)虛擬制造本身產(chǎn)生一定的積極影響，提升其準(zhǔn)確性與實(shí)用性。虛擬制造技術(shù)就是使現(xiàn)實(shí)制造流程中的制造過程在計(jì)算機(jī)中得以反映，因此這一技術(shù)必須在高速網(wǎng)絡(luò)和高性能的計(jì)算機(jī)中應(yīng)用，以群組協(xié)同形式開展。依靠模型實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能、產(chǎn)品加工等多方面的評(píng)估與模擬，發(fā)現(xiàn)其中可能存在的問題并有效解決。大數(shù)據(jù)虛擬制造技術(shù)涵蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝制造、產(chǎn)品分析和檢驗(yàn)等多個(gè)流程，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造流程控制及管理作用，發(fā)揮縮減產(chǎn)品生產(chǎn)成本的作用，有利于產(chǎn)品開發(fā)和實(shí)際生產(chǎn)效率的提升[3]。

二、虛擬制造技術(shù)

（一）虛擬制造與傳統(tǒng)制造模式

虛擬制造與傳統(tǒng)的制造存在較大的差異性，實(shí)際制造系統(tǒng)應(yīng)用中，在控制流的輔助和協(xié)調(diào)下，對(duì)信息流和物質(zhì)流進(jìn)行管理，以此實(shí)現(xiàn)由投入至產(chǎn)出的改變。虛擬制造系統(tǒng)指的是借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，模仿建立制造活動(dòng)的模型，以此進(jìn)行虛擬的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，虛擬的產(chǎn)品制造和虛擬的產(chǎn)品生產(chǎn)，由此可知，虛擬制造技術(shù)主要依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和信息技術(shù)開展實(shí)際制造，并可以在實(shí)際制造前實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能的綜合分析，有效評(píng)估產(chǎn)品的可靠性，所以虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用，可以有效預(yù)測(cè)制造過程中可能出現(xiàn)的問題，并針對(duì)性地做出有效決策，相對(duì)于傳統(tǒng)制造模式來(lái)說(shuō)，其可以縮減產(chǎn)品制造的周期，提高產(chǎn)品制作質(zhì)量，縮減產(chǎn)品生產(chǎn)成本，降低資源消耗量，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的形成。串行模式為傳統(tǒng)的制造模式，指的是生產(chǎn)流程中依據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工藝、設(shè)計(jì)內(nèi)容及制造流程順序開展生產(chǎn)制造。其相對(duì)于虛擬制造技術(shù)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)制造模式應(yīng)用中存在非常嚴(yán)重的問題，主要包括以下三點(diǎn)：第一，單向的信息流，開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中，由于缺少信息數(shù)據(jù)的及時(shí)反饋，導(dǎo)致不同系統(tǒng)之間的聯(lián)系欠缺；第二，車間作業(yè)計(jì)劃與工業(yè)工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化是獨(dú)立性開展的，彼此之間協(xié)調(diào)程度不足，目標(biāo)優(yōu)化時(shí)極易產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致二者無(wú)法有效優(yōu)化；第三，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，一旦發(fā)生突發(fā)事件，生產(chǎn)組織無(wú)法迅速做出有效的應(yīng)對(duì)，從而影響產(chǎn)品順利生產(chǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)間斷。由此可見，虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用，有利于滿足企業(yè)發(fā)展的市場(chǎng)需求，提升競(jìng)爭(zhēng)力，屬于新型現(xiàn)代制造模式之一。

（二）虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)及分類

1.虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)

多學(xué)科技術(shù)共同形成了虛擬制造技術(shù)，其中涵蓋仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、建模技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)等。虛擬制造技術(shù)應(yīng)用過程中主要借助仿真與建模形式進(jìn)行實(shí)際制造生產(chǎn)的模擬，并進(jìn)行裝配流程模擬干預(yù)，開展計(jì)算機(jī)研究中，把控產(chǎn)品生產(chǎn)流程，應(yīng)用建模與仿真，建立虛擬制造保障。仿真與建模實(shí)際應(yīng)用就是虛擬制造，其在極大程度上對(duì)傳統(tǒng)建模與仿真發(fā)揮了拓展效應(yīng)。

（1）建模技術(shù)

虛擬制造系統(tǒng)應(yīng)用過程中，建模技術(shù)的應(yīng)用主要涵蓋生產(chǎn)建模、產(chǎn)品建模與工藝建模的不同信息體系，所謂生產(chǎn)模型，指的是靜態(tài)描述與動(dòng)態(tài)描述兩部分內(nèi)容，針對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)能力與生產(chǎn)特征能力的就是靜態(tài)描述，對(duì)已知系統(tǒng)需求及狀態(tài)需求了解基礎(chǔ)上，全方位地預(yù)測(cè)產(chǎn)品生產(chǎn)流程的一種描述就是動(dòng)態(tài)描述。由于產(chǎn)品模型需要在加工過程中形成，其屬于各種實(shí)體對(duì)象模擬的整合產(chǎn)品模型，涵蓋目標(biāo)產(chǎn)品模型、毛坯產(chǎn)品模型及中期產(chǎn)品模型，需要聯(lián)系制造生產(chǎn)及工藝參數(shù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)屬性，體現(xiàn)生產(chǎn)模型與產(chǎn)品模型之間的效用，所以，開展工藝建模中，需要具有物理和數(shù)學(xué)模型特征、統(tǒng)計(jì)模型特征，并符合相關(guān)制造規(guī)劃、制造數(shù)據(jù)表內(nèi)容，且需要具備計(jì)算機(jī)工藝仿真性能。

（2）仿真技術(shù)

仿真技術(shù)應(yīng)用中，主要需要經(jīng)歷如下步驟：第一，開展系統(tǒng)研究，收集數(shù)據(jù)資料，建立系統(tǒng)模型，明確仿真算法的應(yīng)用；第二，建立仿真模型，依靠該模型，輸出仿真結(jié)果，并針對(duì)性地開展結(jié)果分析。產(chǎn)品制造中，需要進(jìn)行仿真處理，其主要由生產(chǎn)制造流程及制造系統(tǒng)兩部分內(nèi)容。

（3）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

所謂虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，指的是依靠計(jì)算機(jī)所構(gòu)建的動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境，人可以通過接口，置身其中，依據(jù)仿真物理模型與虛擬環(huán)境的操作方法，交互過去與現(xiàn)在的虛擬人物，依靠各種虛擬設(shè)備，涵蓋力反饋系統(tǒng)、聽覺及感覺系統(tǒng)，也包括立體現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可刺激人體的感覺和知覺，實(shí)現(xiàn)人與系統(tǒng)的交互作用，生成沉浸感，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)想[4]。

（4）控制技術(shù)

所謂控制技術(shù)，指的是在仿真實(shí)際流程及模型構(gòu)建中，依靠各種控制形式、管理方法及組織方式，涵蓋信息交換及調(diào)度方案等技術(shù)，也涵蓋實(shí)際仿真中信息流程及工作流程的把控，包括集成動(dòng)態(tài)模型、分布式模型及協(xié)作模型等各種集成技術(shù)，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，需要突破求解技術(shù)。在虛擬制造的環(huán)境之中，實(shí)際產(chǎn)品研究及開發(fā)中機(jī)制調(diào)動(dòng)，管理組織問題，均為控制技術(shù)應(yīng)用的重要內(nèi)容。

（三）虛擬制造的分類

1.以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造

以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造指的是將制造信息添加至產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，并將其應(yīng)用于計(jì)算機(jī)數(shù)字化制造，以此進(jìn)行多種制作方案的仿真，通過對(duì)其檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)可裝配性和制造型的檢驗(yàn)，以此對(duì)產(chǎn)品的性能及生產(chǎn)成本進(jìn)行預(yù)測(cè)。由于數(shù)字化仿真的應(yīng)用，虛擬仿真環(huán)境與使用人員之間存在著全面性的感官接觸，以此可輔助其感受到所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能，對(duì)產(chǎn)品工藝過程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化處理，對(duì)設(shè)計(jì)相關(guān)的潛在問題進(jìn)行發(fā)掘，分析設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)和不足。

2.以生產(chǎn)為中心的虛擬制造

以生產(chǎn)為中心，開展虛擬制作，在生產(chǎn)計(jì)劃模型內(nèi)添加仿真能力，以此輔助工作人員，建造良好的虛擬制造車間環(huán)境與設(shè)備，幫助快捷化地評(píng)估各種生產(chǎn)計(jì)劃，對(duì)新工藝流程的可行性進(jìn)行檢驗(yàn)，依據(jù)產(chǎn)品資源的需求及生產(chǎn)效率狀況，實(shí)現(xiàn)制造環(huán)境優(yōu)化制造及生產(chǎn)供給計(jì)劃優(yōu)化制定的目的，促進(jìn)產(chǎn)品制造局部最優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)全程最優(yōu)化。

3.以控制為中心的虛擬制造

以控制為中心的虛擬制造主要是在控制模型內(nèi)，將仿真能力添加其中，可以提供生產(chǎn)流程的仿真環(huán)境，其應(yīng)用的主要目的為對(duì)車間控制行為開展分析，對(duì)新型或者對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)車間生產(chǎn)相關(guān)活動(dòng)開展評(píng)估，以此利用全局最優(yōu)決策技術(shù)和理論對(duì)制造流程開展優(yōu)化處理，滿足制造系統(tǒng)改進(jìn)目標(biāo)。虛擬制造技術(shù)以設(shè)計(jì)為中心，開展設(shè)計(jì)時(shí)，可以提供設(shè)計(jì)信息，也可以以生產(chǎn)為中心，生產(chǎn)計(jì)劃中，虛擬制造可以優(yōu)化生產(chǎn)流程，若是虛擬技術(shù)以控制為中心可對(duì)生產(chǎn)過程中的控制及制造系統(tǒng)改造。從這一結(jié)構(gòu)出發(fā)分析可知，虛擬制造可以在虛擬的環(huán)境之中集成各種制造技術(shù)，可以對(duì)零件在虛擬車間及設(shè)備之中的加工狀況進(jìn)行觀察。初始設(shè)計(jì)中，可以反饋設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)，依據(jù)設(shè)計(jì)與工藝流程，開展生產(chǎn)調(diào)度，優(yōu)化管理計(jì)劃的擬定。仿真技術(shù)及建模為虛擬制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)裝配流程的主要方式，也開展模擬制造和生產(chǎn)流程工作，需要調(diào)整模型，模擬算法優(yōu)化的結(jié)果，以使得實(shí)際情況與模擬結(jié)果具有相似性，為保障方便，一般情況下需要簡(jiǎn)化模型，若是缺少設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)作為支撐，也就無(wú)法彰顯虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。由此可見，虛擬制造技術(shù)應(yīng)用中的主要缺陷就是仿真結(jié)果與實(shí)際情況之間存在較大差距，其虛擬制造的準(zhǔn)確性需要不斷提升，若是虛擬制造與實(shí)際結(jié)果不相符合，將影響虛擬制造應(yīng)用的實(shí)際效益。

三、基于大數(shù)據(jù)的虛擬制造技術(shù)

（一）大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)涉及的資料具有較大的規(guī)模，在一定時(shí)間內(nèi)無(wú)法依靠數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工具有效截取相關(guān)數(shù)據(jù)，也無(wú)法在短期內(nèi)整合和處理數(shù)據(jù)的集合。這個(gè)數(shù)據(jù)可以來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，也可以由企業(yè)內(nèi)部整理獲取。大數(shù)據(jù)對(duì)企業(yè)而言是重要的發(fā)展資源，由于數(shù)據(jù)之中包含著數(shù)量巨大的信息資源，可應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分享利用，將其轉(zhuǎn)化為具有價(jià)值性的數(shù)據(jù)資源，輔助企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中獲得巨大的數(shù)據(jù)支撐。企業(yè)之中數(shù)據(jù)來(lái)源較多，不僅包括資源管理系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)，還包括過程控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)大都在獨(dú)立的系統(tǒng)之中分布，不同數(shù)據(jù)之間缺少聯(lián)系。所以，必須借助數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)收集及數(shù)據(jù)展示等方式，對(duì)企業(yè)發(fā)展有益的數(shù)據(jù)進(jìn)行集合整理，為企業(yè)的決策奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。應(yīng)用整合后的數(shù)據(jù)資源，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)營(yíng)效益的最優(yōu)化。若是可以將企業(yè)實(shí)際制造過程中所積累的數(shù)據(jù)資料采用大數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行處理，并將其與虛擬制造技術(shù)相結(jié)合，將會(huì)使得虛擬制造中的仿真結(jié)果與實(shí)際更加接近，有利于為制造實(shí)際產(chǎn)品及設(shè)計(jì)[5]。

（二）基于大數(shù)據(jù)的虛擬制造的結(jié)構(gòu)

大數(shù)據(jù)制造技術(shù)的構(gòu)成部分涵蓋虛擬制造與實(shí)際制造，其結(jié)合了模擬庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)與模型庫(kù)可以依靠系統(tǒng)集成對(duì)資源庫(kù)和知識(shí)庫(kù)之中的內(nèi)容進(jìn)行整合，并將其與制造企業(yè)的終端服務(wù)系統(tǒng)相聯(lián)系。

（三）基于大數(shù)據(jù)的虛擬制造的應(yīng)用

第一，建立虛擬企業(yè)，為對(duì)市場(chǎng)需求進(jìn)行滿足，需要開發(fā)新型產(chǎn)品，依靠不同區(qū)域當(dāng)前的資源情況、企業(yè)制造、企業(yè)實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r、企業(yè)所處的生產(chǎn)區(qū)特點(diǎn)進(jìn)行虛擬企業(yè)的構(gòu)建。這需要企業(yè)在運(yùn)行前完善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并集成信息資源、技術(shù)資源、人力資源和組織資源，同時(shí)分析組合的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和協(xié)調(diào)運(yùn)行的可行性，評(píng)估后續(xù)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的利益分配情況及運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，集成性與實(shí)效性為虛擬企業(yè)的主要特征。第二，虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，可提升設(shè)計(jì)效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷問題，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)內(nèi)容。第三，虛擬產(chǎn)品仿真及制造時(shí)，依靠虛擬制造技術(shù)，憑借計(jì)算機(jī)開展仿真干預(yù)，能夠保障虛擬產(chǎn)品加工順序的正?；瑓f(xié)調(diào)產(chǎn)品工作中的關(guān)系，優(yōu)化產(chǎn)品動(dòng)力學(xué)性能和應(yīng)用高度，有利于優(yōu)化制造流程，促進(jìn)加工效率的增長(zhǎng)。第四，生產(chǎn)過程的虛擬化，產(chǎn)品在生產(chǎn)中需要合理規(guī)劃生產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度方式、物料存儲(chǔ)、資源應(yīng)用、人力資源投入和生產(chǎn)計(jì)劃的規(guī)劃，依靠計(jì)算機(jī)仿真形式開展虛擬生產(chǎn)流程的模擬還可以分析生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用的可靠程度，分析預(yù)測(cè)產(chǎn)品、市場(chǎng)及資金的應(yīng)用，優(yōu)化資源配置，不提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率，縮減生產(chǎn)成本[6]。

四、結(jié)語(yǔ)

虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)交互式和可視化的產(chǎn)品概念形成、產(chǎn)品設(shè)計(jì)及產(chǎn)品制造的全過程仿真模擬，已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展中不可或缺的重要技術(shù)，這一新興的制造技術(shù)，極大程度促進(jìn)了虛擬制造的準(zhǔn)確度和實(shí)用性，可為智能制造的發(fā)展提供廣闊的發(fā)展空間，輔助生產(chǎn)制造業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展和進(jìn)步。

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作者:傅仁軍 宣梓鵬 單位:昆侖數(shù)智科技有限責(zé)任公司