可供性视域下博物馆非遗虚拟仿真系统设计研究

目的 探究可供性视域下博物馆非遗虚拟仿真系统设计方法。方法 首先概述了博物馆场景下,非遗虚拟仿真系统的现状,并对可供性理论及其应用进行梳理和提炼,提出可供性应用于博物馆非遗虚拟仿真系统设计的意义;其次从可供性视角分析博物馆非遗虚拟仿真系统设计层面存在的问题,进一步提出将可供性引入非遗虚拟仿真系统设计的机会和意义;最后通过分析非遗虚拟仿真系统的可供性设计节点特性,并结合前期相关研究,构建基于可供性理论的博物馆非遗虚拟仿真系统设计方法,并以广彩瓷虚拟仿真系统为例进行设计实践与可行性验证。结论 研究结合可供性理论,提出可供性视角下博物馆非遗虚拟仿真系统设计可分为功能结构层、场景交互层、信息设计层与文化分为层,并分别提出显性知识数据库构建与隐性知识可视化教学、空间仿真、实体仿真与结构仿真、表征引导信息与情境反馈信息、视觉元素非遗化与听觉媒介沉浸化设计原则,形成面向博物馆非遗虚拟仿真系统的设计方法,为构建自然交互体验的非遗虚拟仿真系统设计提供参考。     

生产系统的集成规划及案例分析

在分析以往制造系统设计存在不足的基础之上,论述面向生产工程的虚拟制造内涵、提出了虚拟制造环境下大批量生产的制造系统集成规划的解决方案,它包括系统布局规划、仿真规划和虚拟漫游规划3个阶段,各个阶段解决系统规划的不同优化问题,并以来自企业的应用案例进行分析,为企业设计优化的生产系统,减少投资风险。     

基于VERICUT的虚拟制造技术研究

介绍数控加工仿真软件VERICUT的作用与功能,并通过具体实例阐述利用该软件进行数控虚拟制造的一般步骤,证明VERCUT软件在虚拟制造技术中的优越性。     

基于网络的实时虚拟装配系统的研究

基于网络的虚拟装配为虚拟制造领域提出了一个崭新的思路和方法.提出了虚拟装配过程中约束的实时控制与虚拟装配仿真磁心定位的概念,从产品的装配分析角度出发,实现了网络环境下虚拟装配系统的智能化动态仿真、装配信息实时反馈以及虚拟环境下数据库的快速查询,并研究了仿真动画和交互的关键技术.     

虚拟制造资源选择的自组织演化模型及仿真

基于多Agent建模与仿真方法,认为虚拟制造资源选择的自组织演化过程是一个由一系列资源Agent与任务Agent的交互及这些Agent与环境交互共同组成的复杂适应系统过程;以从能够完成某一任务Agent的资源选择路线方案集合中选择一项适应度最大的满意方案为目的,构建了虚拟制造资源选择的自组织演化模型;用Swarm多主体平台对该模型进行了仿真,设计了各Agent间的信息交互机制,并通过内嵌进化遗传算法进行寻优搜索,得到了较为满意的结果。最后,用实例仿真验证了所提模型方法的可行性和有效性。研究结果可以对虚拟制造资源的快速有效选择和合理利用提供科学的决策依据。     

FMC的成组生产作业计划仿真与作业控制系统

本文介绍的是柔性制造单元(FMC)的生产作业计划仿真与作业控制系统。在这个系统中,生产作业计划及其仿真、生产控制和作业统计集为一体。该系统软件SSPCS已被用于柔性制造单元“S3—FMC—01”。该柔性制造单元是一个用于加工回转体零件的自动化加工系统。实际上,该系统软件可以被看作一个用于柔性制造单元的袖珍式生产管理信息系统。文中介绍了作业计划仿真的目标评价函数及其仿真原理,柔性制造单元具有反馈机制的生产控制模式,并论述了生产过程中的计划滚动、进度管理与作业统计、生产过程中的故障处理措施分析等问题。     

基于虚拟制造(VM)技术的工具类产品设计研究

文章基于虚拟制造技术,以工具类产品--摘果器设计为例,对其进行了虚拟建模,产品使用环境仿真,和同类产品优缺点对比,虚拟装配等方面的具体研究.展现了虚拟制造技术在产品开发中扮演的重要角色,最终提出了基于虚拟制造技术的工具类产品开发模型流程图,以便于为工具类产品提供一个迅速,方便,高效的设计模式,从而降低成本,缩短产品开发周期,达到产品一次性制造成功的目的.     

制造流程规划中多层次仿真分析模型

根据制造型企业的特点,将工业工程理论、最优生产技术和计算机仿真技术结合,应用到生产系统制造流程规划中,提出了多层次仿真分析模型.分别运用虚拟生产线物流系统规划方法、Flexsim2.6仿真软件和标准作业组合票,从三个层次对典型汽齿行业制造流程进行仿真分析.确定了最佳搬运批量及频率,并根据仿真结果,识别了3个瓶颈工序;结合精益生产,提出生产线制造流程改善方案,使得工作单元减少了2个,生产线节拍缩短了2秒,产量提高了10%.     

虚拟设计在包装机械产品开发中的应用

虚拟设计采用基于设计制造的仿真来优化产品的设计制造过程,为产品设计制造过程的优化提供集成的建模和仿真环境.在阐述包装机械行业所存在的问题和将来发展方向的同时,论述虚拟设计在新产品开发中的应用,主要体现在三维造型设计、虚拟装配、虚拟运动仿真、分析优化等方面.探索虚拟设计技术在新产品开发中的应用前景,使虚拟设计技术更好地为新产品的开发服务,以提高产品性能,缩短新产品开发周期,降低开发费用.     

经纬仪测试场景仿真系统研究

虚拟测试场景的可视化仿真是经纬仪室内性能测试的重要手段,构建了虚拟测试场景仿真系统总体结构,该系统主要为虚拟测试提供三维虚拟场景和场景仿真图像.论述了虚拟场景仿真中基于目标运动特征的轨迹、姿态建模方法及背景云图模拟技术,图像仿真时目标姿态扰动模拟、灰度模拟及目标、背景图像实时合成等关键技术.采用VC++和OpenGL,开发了经纬仪虚拟测试场景仿真系统,应用表明,生成的三维场景、合成出的目标、背景图像及数据有效满足了经纬仪相关性能的测试需求.     

生产线的虚拟集成设计

作为制造系统设计的重要组成部分,生产线的设计与生产线设备的利用率、产品的生产时间和生产线的效率等密切相关。传统的生产线的设计过多地依靠经验和手工演算,缺少科学性。本文利用贯穿虚拟制造的关键技术－不同层次的仿真,提出了生产线系统的虚拟设计集成架构,列出了在此架构的指导下的主要设计内容,介绍了国内外相应软件的情况,最后,给出了生产线三维动画虚拟设计的一个实例。     

基于Multi-Agent的人机环境仿真设计系统

提出了用于制造过程仿真和人机工程分析的多Agent智能设计系统。基于模糊多目标决策理论建立了虚拟人自适应作业行为仿真模型。在虚拟环境中,智能化的虚拟人能自主完成作业任务的仿真,优化自身的工作状态,同时提供人机工程的评估结果。通过仿真实验,证明了所用技术的可行性。     

Simulation framework for the verification of PLC programs in automobile industries

The objective of this study is to propose a framework of virtual plant models for the verification of PLC logic through modeling and simulation. The proposed virtual plant model consists of three types of object: the virtual device model (object model), the intermediary transfer model (functional model), and the PLC program & HMI (dynamic model). A virtual device model consists of a physical part, which is used to represent the properties of a real device and a logical part, which is used to manage the device's operation. For the fidelity of the virtual plant model, an intermediary transfer model controls the virtual device through a PLC program and sends information on the virtual device's state to the supervisory control model. Moreover, the PLC program and HMI are used for constructing communication environments similar to a real manufacturing line. For the implementation of the proposed virtual plant model, this study employs an I/O model based on the formalism of Automata and Discrete Event Systems Specifications (DEVS). As a result of the application to a car assembly line, 18 error codes are detected through the manual mode and have been revised. Finally, we can confirm there is no sequential error in the PLC program by checking the time chart. Moreover, the bottleneck and ramp-up/down times are reduced when a manufacturing system/line is built.     

Motion generation and virtual simulation in a digital environment

The growing complexity in product design and manufacturing processes has made virtual prototyping an important new approach that enhances products and process development. Considering the ergonomic issues evident in product lifecycles, digital human modelling (DHM) is adopted for virtual simulation and proactive evaluation. A motion generation from semantics (MGS) system is proposed in this research. The MGS system features include virtual prototyping, natural language instruction, a method time measurement (MTM) translator and motion generator. The system was implemented using product lifecycle management (PLM) software and validated in an automotive manufacturing company. The practice of intuitively generating manual operations and conducting virtual simulations enables the system planners to quickly respond to manufacturing process changes and recursively improve the tooling and process design flexibility and efficiency.     

Manufacturing data analytics using a virtual factory representation

Large manufacturers have been using simulation to support decision-making for design and production. However, with the advancement of technologies and the emergence of big data, simulation can be utilised to perform and support data analytics for associated performance gains. This requires not only significant model development expertise, but also huge data collection and analysis efforts. This paper presents an approach within the frameworks of Design Science Research Methodology and prototyping to address the challenge of increasing the use of modelling, simulation and data analytics in manufacturing via reduction of the development effort. The use of manufacturing simulation models is presented as data analytics applications themselves and for supporting other data analytics applications by serving as data generators and as a tool for validation. The virtual factory concept is presented as the vehicle for manufacturing modelling and simulation. Virtual factory goes beyond traditional simulation models of factories to include multi-resolution modelling capabilities and thus allowing analysis at varying levels of detail. A path is proposed for implementation of the virtual factory concept that builds on developments in technologies and standards. A virtual machine prototype is provided as a demonstration of the use of a virtual representation for manufacturing data analytics.     

水下分散自重构系统虚拟原型

开发了水下分散自重构系统的虚拟原型,从模块、拓扑和构形三个层次对水下分散自重构系统进行了描述,实现了对其运动和自重构过程的动力学仿真,并通过3D方式实时显示仿真与分析结果。利用该虚拟原型分析了系统的多种步态和自重构过程,说明虚拟原型可以为系统自重构策略提供直观可信的设计和测试手段。相对于实物样机,虚拟原型也具有低成本和易扩展的特点。     

分布式生产系统的信息结构

从信息系统的角度，以一个简化的例子（分布式异步制造系统），对分布式系统建模，并研究了系统硬、软约束的具体实现等方面的问题。编制了分布式异步虚拟生产系统，在Ｎｏｖｅｌ网上进行仿真的结果表明，该信息结构模型是有效的。     

Virtual fusion: a hybrid environment for improved commissioning in manufacturing systems

Efficiency and quality are major factors contributing to profits in manufacturing systems. Production downtime occurs during commissioning of a new system, adoption of new processes, system faults, or (un)planned maintenance; all of which result in reduced production and profit loss. Current techniques for evaluating change to a manufacturing system rely on simulation and modeling to verify processes, but ignore the physical interactions of the work parts on the system. Implementation techniques to evaluate commissioning focus on identifying issues with the cyber interfaces, ignoring the physical interfaces. To validate the cyber and physical interfaces simultaneously, physical work are sent through the system, resulting in significant costs from scrapped work parts and loss of production time. This research proposes a virtual fusion environment where the physical interfaces between a virtual work part and a manufacturing system can be investigated in real-time, on the physical system, without the expenses associated with physical work parts. The virtual environment includes a virtual fusion filter to monitor discrepancies between the physical and virtual systems, and generate a hybrid virtual-physical input signal to the system level controller for virtualisation of a work part onto a physical system. Experimental demonstrations validate the feasibility of the proposed approach.     

虚拟MEMS加工工艺建模、实现与系统验证

利用虚拟现实技术对MEMS加工工艺进行仿真,并将其引入设计环节,最终可以解决MEMS生产中设计与加工脱节的问题。MEMS加工工艺的核心是工艺模型。首先,在深入分析单步MEMS加工工艺的基础上给出了规则描述的工艺模型,其次,利用专家系统技术实现了系统。进一步用一种全新的器件微流量泵的工艺设计和虚拟加工过程验证了系统的可扩充性。