虛擬制造技術（Virtual Manufacturing Technology,  or VMT）是80年代后期提出并得到迅速發展的一個新思想。它是以虛擬現實和仿真技術為基礎，對產品的設計、生產過程統一建模，在計算機上實現產品從設計、加工和裝配、檢驗、使用整個生命周期的模擬和仿真。這樣，可以在產品的設計階段就模擬出產品及其性能和制造過程，以此來優化產品的設計質量和制造過程，優化生產管理和資源規劃，以達到產品開發周期和成本的最小化，產品設計質量的最優化和生產效率最高化，從而形成企業的市場競爭優勢。

    虛擬制造技術按其功能可劃分為：

    1．產品的虛擬設計技術。面向產品的原理、結構和性能的設計、分析、模擬和評測，以優化產品本身的性能、成本為目標。

    2．產品的虛擬制造技術。面向產品制造過程模擬、檢驗和優化，檢驗產品的可制造性、加工方法和工藝的合理性，以優化產品的制造工藝過程、保證產品的制造質量、制造周期和最低的制造成本為目標。

    3．虛擬制造系統。著重于生產過程的規劃、組織管理、資源調度、物流、信息流等的建模、仿真與優化。如虛擬企業、虛擬研發中心等。

    虛擬制造技術是CAD／CAE／CAM／CAPP和仿真技術的更高階段。利用虛擬現實技術、仿真技術等在計算機上建立起的虛擬制造環境是一種接近人們自然活動的一種“自然”環境，人們的視覺、觸覺和聽覺都與實際環境接近。人們在這樣環境中進行產品的開發，可以充分發揮技術人員的想象力和創造能力，相互協作發揮集體智慧，大大提高產品開發的質量和縮短開發周期。 
    
二、現狀及國內外發展趨勢 

     虛擬制造技術的發展首先是在其支撐技術的發展上取得進展，例如，虛擬現實技術、仿真技術等。特別是一些單元技術與制造業的緊密結合不斷深入，并為其作出了巨大的貢獻，更推動了這些技術的進一步發展。

    同時，支撐技術和單元技術的不斷成熟和在制造業中發揮越來越大的作用，也推動了虛擬制造技術的組合和集成。但由于各技術的相對獨立性，其統一的特征模型的建立、數據共享和交換等遇到了巨大的挑戰。基于STEP、EDI、TCP／IP等標準的集成技術是唯一的發展方向。

    虛擬制造技術雖然于80年代才剛剛提出來的。但隨著計算機技術的迅速發展，在90年代得到人們的極大重視而獲得迅速發展。

    1983年美國國家標準局NEL發展并提出了“虛擬制造單元”的報告，以更大的柔性完成分析、行程和時序安排、報告和監控等功能。1989年麻省理工學院的“虛擬制造”的報告提出了虛擬制造在產品概念設計和性能早期評價方面的優勢。1993年愛荷華大學的報告“制造技術的虛擬環境”提出了建立支持虛擬制造的環境，包括虛擬制造的評估系統、裝配順序計劃和材料去除過程模擬以及離線編程等技術。里海大學的報告則提出了與CAD／CAM、CIM、CAPP、快速原型、敏捷制造、柔性制造有關的可制造性等問題。1995年美國標準與技術研究所的報告“國家先進制造實驗臺的概念設計計劃”，強調分散的、多節點的分散虛擬制造（DVM），即虛擬企業的概念，強調企業、政府和大學的聯合。美國國家研究委員會的報告“制造中的信息技術”探討了產品集成、過程設計、車間控制、虛擬工廠等的信息技術問題。1997年美國標準與技術研究所的報告“使用VRML的制造系統建模”則探討了虛擬現實技術及在網絡上的應用。

  可見，美國已經從虛擬制造的環境和虛擬現實技術、信息系統、仿真和控制、虛擬企業等方面進行了系統的研究和開發，多數單元技術已經進入實驗和完善的階段。例如，美國華盛頓大學的虛擬制造技術實驗室發展的用于設計和制造的虛擬環境VEDAM、用于設計和裝配的虛擬環境等，已經初具規模。但虛擬制造作為一個完整的體系，尚沒有進行全面的集成。特別應說明的是，虛擬企業（工廠）的研究在美國得到政府和企業界的極大關注，研究異常活躍，成為其敏捷制造技術的主要支柱之一。

    歐洲以大學為中心也紛紛開展了虛擬制造技術研究，如虛擬車間、建模與仿真工程等的研究。日本在60－70年代的經濟崛起受益于先進制造與管理技術的采用。日本對虛擬制造技術的研究也秉承其傳統的特點－重視應用，主要進行虛擬制造系統的建模和仿真技術以及虛擬工廠的構造環境研究。

    我國在虛擬制造技術方面的研究只是剛剛起步，其研究也多數是在原先的CAD／CAE／CAM和仿真技術等基礎上進行的，目前主要集中在虛擬制造技術的理論研究和實施技術準備階段，系統的研究尚處于國外虛擬制造技術的消化和與國內環境的結合上。由于我國受到CAD／CAE／CAM基礎軟件、仿真軟件、建模技術的制約，阻礙了虛擬制造技術的發展。但這幾年，我國虛擬制造技術受到普遍的重視，發展很快，發展勢頭強勁，例如：機械科學研究院與同濟大學、香港理工大學合作進行的分散網絡化制造、異地設計與制造等技術的理論研究和實踐活動已經取得了不少進展；清華大學進行了虛擬設計環境軟件、虛擬現實、虛擬機床、虛擬汽車訓練系統等方面的研究；浙江大學進行了分布式虛擬現實技術、VR工作臺、虛擬產品裝配等研究；西安交大和北航進行了遠程智能協同設計研究；天大、北京機床所、大連機床所進行了機床的虛擬設計和軸機床的研究；西北工業大學進行了虛擬樣機的研究；哈工大、北京機電所、上海交大、南京理工大學等單位也進行了這方面的研究。據不完全的調查統計，國內進行虛擬制造技術研究的單位達到了100家，已經取得了一些可喜的進展。在虛擬現實技術、建模技術、仿真技術、信息技術、應用網絡技術等單元技術等方面的研究都很活躍。但研究的進展和研究的深度還屬于初期階段，與國際的研究水平尚有很大的差距，除了三維建模已經有了4種商業軟件外，其他方面還沒有形成產業化。我國的研究多集中于高等院校和少量的研究院所，企業和公司介入的較少。 
    
三、“十五”目標及主要研究內容 

     1．目標

    虛擬制造技術是各個單元技術在虛擬現實環境下的有機集成，產品的虛擬設計是其核心。圍繞著產品的設計進行各種檢驗、模擬仿真、分析、評價和優化。因此，我們建議以虛擬設計技術為突破口，率先取得突破，盡快進入實用。再結合其它的單元技術，形成龍頭的帶動作用，從而全面推動虛擬制造技術的發展，達到如下的預期目標：

    建立一個較為理想的自然設計制造環境，實現產品的設計、仿真、檢驗和性能預測，從而提高產品設計制造質量、減少設計缺陷、優化制造過程、降低成本和縮短開發周期，提高企業的市場競爭能力；在10個產品上全面應用。

    2．主要研究內容

    （1）產品的虛擬設計環境，包括產品的虛擬現實環境、虛擬裝配與檢查、樣機設計與性能評價、運動仿真、干涉檢驗、產品的布局設計、造型設計等。產品的虛擬設計要求建立一個較完善的虛擬現實軟硬件環境，在這個環境中，應能實現概念設計、三維建模、虛擬裝配以及各種仿真和檢驗等功能。

  （2）單元技術。包括虛擬樣機與產品工作性能評測、產品熱加工（鑄、鍛、焊、熱等）過程仿真、產品冷加工（車、銑、磨、沖壓等）過程仿真、企業生產過程規劃、仿真與優化、虛擬企業（分散網絡化制造）和虛擬研發中心等。

    （3）單元技術的集成與虛擬制造系統。單元技術的集成和虛擬制造系統的建立，構成了一個集設計、仿真、檢查、校驗和評價的完善系統，可以實現產品建立了數據、信息技術和資源的共享與交換，以及技術人員之間的直接聯系和協同工作的基礎，使得并行工程、人力和技術集成、信息交流等現代設計制造技術成為可能。

    （4）分散網絡化制造（虛擬企業）。虛擬企業是多個自主企業由網絡和合作協議聯系起來的動態聯盟，能夠充分發揮各自的優勢，共同形成強大的市場競爭能力。

    （5）應用示范。通過發動機、模具等10個產品的虛擬制造技術的應用與考核，達到實用、可靠、方便的目的，并帶動整個虛擬制造技術的應用和進步。

    虛擬制造技術主要是一種軟件技術，除了計算機以及其它外圍設備構成的硬件平臺的建立外，主要是軟件的開發、數據的收集和應用研究。因此，擬采用如下的技術路線：

    由計算機、圖形加速卡、高頻顯示器、頭戴顯示器HMD、位置跟蹤器、光閥眼鏡、數據手套、6D鼠標等硬件組成桌面虛擬現實平臺。由三維建模CAD軟件和數據庫為基礎，以虛擬設計技術為核心，以運動仿真、干涉和碰撞檢查、加工過程仿真、樣機工作仿真與評價、生產過程規劃仿真、資源調配仿真與優化以及立體實時顯示分析與計算等單元技術模塊為支撐，建立虛擬設計的軟件平臺。軟硬件平臺構成產品虛擬設計的環境。結合企業的產品，如發動機及模具等，進行必要的應用考核和改進，以便完善系統，為進一步地推廣應用建立示范。