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【摘要】市場化、信息化是一個現代企業發展的必然趨勢，文章結合虛擬制造等新的制造技術的發展趨勢，探討了現代制造業要實現市場化就必須走信息化道路以及目前存在的困難和解決方案。

【關鍵詞】信息化；虛擬制造；虛擬企業

為把我國建成不僅是新的世界制造中心，而且是廣泛應用先進技術的制造強國，國家對制造企業提出了宏偉目標，即要求國內骨干企業盡快著手信息化工作，2010年到2015年大中型企業要達到國際先進的信息化制造水平。實際上，信息化不僅是政策的約束，更是市場的驅使，隨著市場經濟全球化的進程，信息化制造將成為現代制造企業追求的重要目標之一。

一、信息化制造與虛擬技術

什么才是信息化制造？信息化制造是以虛擬制造和大規模定制生產為標準的，只有基本上實現了從產品設計、開發、生產制造和流通以至產品全生命周期的信息化，才算真正完成信息化工作，在此基礎上的先進制造模式和信息化內容才能叫做信息化制造。

隨著計算機、自動化及網絡技術在制造系統中的應用，信息技術對制造技術發展的作用目前已占到第一位。產品制造過程中的信息投入，己成為決定產品成本的主要因素。信息技術使現代制造的技術含量提高，使傳統制造技術發生質的變化。信息技術也促進著設計技術的現代化，加工制造的精密化、快速化，自動化技術的柔性化、智能化，整個制造過程的網絡化、全球化。

制造業要在競爭激烈的全球市場求得生存與發展，必須能夠更好地滿足市場所提出的TQCS要求，即要以最短的產品開發周期(Time)、最優質的產品質量（Quality）、最低廉的制造成本（Cost）和最好的技術支持與售后服務（Service）來贏得市場與用戶。為了提高競爭能力，企業應當能夠對市場需求的變化做出快速敏捷的反應，并及時地對自身的生產做出合理的調整與重新規劃。面對不可預測、持續發展、快速多變的市場需求，企業的生產活動必須具有高度的柔性。計算機軟硬件技術及網絡技術的迅速發展為實現這一目標提供了強有力的支持。

基于這些因素，概念設計、并行工程、智能制造、敏捷制造等多種有關先進制造技術的新思想、新概念相繼誕生。虛擬制造（VirtualManufacture）就是其中之一，它代表了一種全新的制造體系和模式。在虛擬制造中，產品開發是基于數字化的虛擬產品開發VPD方式（VirtualProductDevelopment），以用戶的需求為第一驅動，并將用戶需求轉化為最終產品的各種功能特征。VPD保證了產品開發的效率和質量，提高了企業的快速響應和市場開拓能力。

虛擬技術在先進制造技術中的應用主要包括虛擬制造和虛擬企業兩個部分。

1．虛擬制造(VM)是在產品設計階段實時地、并行地模擬產品未來制造全過程及其對產品設計的影響，預測產品性能、產品的可制造性、產品的成本等，從而更有效地、柔性靈活地組織生產，并使新產品開發一次獲得成功，目的是盡量降低產品的成本，縮短產品的開發周期，提高產品的質量和壽命，快速有效地響應瞬息萬變的市場。

虛擬制造實際上是一種計算機科學技術，以信息技術、仿真技術、虛擬現實技術為支柱，在產品設計或制造系統的物理實現之前，就能使人體會到或感覺到未來產品的性能或者制造系統的狀態，從而可以做出前瞻性的決策與優化實施方案。從本質上講虛擬制造技術是對真實制造過程的動態模擬、仿真，是在計算機上制造數字化產品，經過模擬仿真對產品外形設計、布局設計、加工及裝配過程達到優化產品的設計及工藝過程、優化制造環境配置和生產供給計劃、優化制造過程并改進制造系統的目的，用來改善各個層次的決策和控制。虛擬制造從根本上改變了設計、試制、修改設計、規模生產的傳統制造模式。在產品真正制出之前，在虛擬制造環境中生成軟產品原型代替傳統的硬樣品進行試驗，對其性能和可制造性進行預測和評價，從而縮短產品的設計與制造周期，降低產品的開發成本，提高系統快速響應市場變化的能力。

2．虛擬企業是為了快速響應某一市場需求，將產品涉及到的不同企業臨時組建成為一個沒有圍墻、超越空間約束、靠計算機網絡聯系、統一協調的合作經濟實體。虛擬企業的特點是企業的功能上不完整、地域上分散和組織結構上非永久性，它是實現敏捷制造的有效手段。由于市場的全球化，企業必須不斷創新產品及優化制造過程，快速響應客戶要求，才能取得競爭上的優勢。同時，企業不可能也不必做每一件事、每一個部件和每一個制造過程，而必須尋找合適的合作伙伴。其最終目標是利用不同地區的現有生產資源，把它們迅速組合成一種沒有界限的、靠電子手段聯系的經營實體，以便快速推出高質量、低成本的新產品。

由于國內外市場競爭日益加劇，科學技術發展迅速，產品更新換代速度加快及人們對產品多樣化的需求增加，使得機械制造業向多品種小批量生產方式發展。因此，縮短產品開發周期成為決定制造業競爭力的首要因素。而虛擬制造技術被認為是加速新產品開發的有效手段，它能很好地解決制造業的TQCS難題，虛擬制造技術對制造業將是一次新的革命，它的廣泛應用意義是深遠的。

二、市場化與虛擬制造技術應用

制造業是我國國民經濟的支柱產業，它一方面創造價值，生產物質財富和新的知識，另一方面為國民經濟各個部門包括國防和科學技術的進步與發展提供先進的手段和裝備。在我國的經濟騰飛中，制造業功不可沒。但是，隨著計劃經濟體制向市場經濟體制轉變，我國制造企業的弊端日益顯露出來。

我國制造業目前存在的五大難題：

1．產品質量不穩定，水平低下，主要機械產品中達到當代世界先進水平的不到10%；

2．生產集中度低，分散、重復嚴重，缺乏協作；

3．科技基礎薄弱，自主研發創新能力差；

4．企業裝備陳舊，生產工藝落后，精密、高效、數控設備不足10%；

5．人才培養后繼乏力；加之企業基礎管理薄弱，缺乏現代生產管理意識，在市場經濟新形勢下顯得十分被動。

虛擬制造在工業發達國家，如美國、德國、日本等已得到了不同程度的研究和應用。在這一領域，美國處于國際研究的前沿。福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新型汽車的開發中已經大量應用虛擬制造技術，大大縮短了產品的時間；波音公司設計的777型大型客機是世界上首架以三維無紙化方式設計出的飛機，它的設計成功已經成為虛擬制造從理論研究轉向實用化的一個里程碑。

虛擬制造(VM)作為一種哲理、一種制造策略為制造業的發展指明了方向。它可以全面改進企業的組織管理工作，提高企業整體運作及全面最優決策的效能和市場競爭力。實施虛擬制造可以打破傳統的地域、時域的限制，通過Internet實現資源共享，變分散為集中，可實現異地設計、異地制造，從而使產品開發能以快速、優質、低耗響應市場變化。通過分析設計的可制造性，利用有效的工具和加工方法來支持生產，可以大大提高產品的質量和穩定性。企業不再需要投入大量的設備和儀器，從而避免了不必要的設備閑置，可充分利用其他企業的先進設備和儀器進行生產，能很好地解決一些中小企業資金短缺的難題。

但在實施虛擬制造技術過程中，雖然國家對制造業十分重視，但由于我國當前正處于體制改革過程中，多種機制并行，在資金使用時較難協調，國家也難以投入重金支持虛擬制造技術研究。應用人才短缺，企業的整體認識不統一，就是現有的科研成果都難以推廣應用，因此實現企業信息化制造任重而道遠，但這些并不能阻擋它的向前發展。

三、實施虛擬制造應采取的措施

1．高度重視和全面規劃。虛擬制造技術與其它的先進制造技術是相互關聯、彼此交叉的，其涉及面廣、技術難度大，研究及推廣應用需要投入大量人力、物力及資金，政府部門應從宏觀上加強對虛擬制造技術的指導，同時要使虛擬制造技術與各種先進制造技術相互銜接、協調發展。

2．加強人才培養和培訓工作。人是先進制造的主體，沒有高素質的人的參與，再好的技術也發揮不了應有的作用。因此，企業領導應有人本思維，采用人機一體的技術路線。企業在培養和引進高層次、高質量研究型、管理型和開發應用型人才的同時，大力普及CAD/CAM技術，及時推行精益生產、并行工程等思想和技術，全面提高企業員工的技術素質。企業與高校應探索人才的聯合培養新模式，不斷增強科技創新能力。

3．加強關鍵技術的研究、開發和應用。虛擬制造技術包括軟件技術和硬件技術，其中建模技術、計算機仿真技術和虛擬現實技術等是實施虛擬制造的關鍵技術。我國科研力量分散，建立分布式網絡化研究中心，以企業為主體，產學研相結合，重點投資與自身發展有關的關鍵技術的研究，進行研發和推廣是一條值得深入探索的道路。

4．從企業實際出發，分階段實施。企業要實現虛擬制造，應分階段逐步實行，要做好全面扎實的基礎工作，應加強CAD/CAPP/CAM/NC/FMC/CAE技術的研究和推廣應用，在全面實施并行工程的基礎上實施虛擬制造。

四、結論

虛擬制造技術是信息化制造的重要技術之一，實現虛擬制造需要強有力的技術支撐，虛擬制造技術的應用應結合我國制造業自身的特點，在吸收國外成熟經驗的基礎上大膽創新，形成特色發展?？梢灶A言，隨著我國對虛擬制造技術研究的深入，其廣泛的應用已為期不遠，終將成為一個現代化信息化制造企業的必由之路。