虛擬制造(VM)在計算機上全面仿真產品設計、制造和裝配的全過程。它不僅可為現有企業的全部生產活動提供仿真支持，而且可以仿真未來企業的設備布置和物流系統，因而可以對新產品設計、制造乃至生產設備引進及車間布局等各個方面進行模擬。這不僅可以提高新產品開發的質量，而且可以縮短產品開發周期。
      VM系統可分為以設計為中心VM系統、以生產為中心VM系統和以控制為中心VM系統。以設計為中心VM系統在設計階段為設計者提供制造信息，它采用基于制造的仿真來優化產品和過程設計，從而實現特定的制造目標。以生產為中心VM系統為生產計劃、工藝計劃和資源需求計劃的可執行性提供支持環境，并在不加工實際產品的情況下，進行工廠生產過程仿真，從而實現低成本快速評估各種加工過程，以重構和優化各種加工設備。以控制為中心VM系統將仿真用于控制模型和實際生產過程，為實現生產循環的最優化提供無縫仿真。首先論述以設計為中心VM系統體系結構，然后討論有限元分析與以設計為中心VM系統的集成以及有限元分析的應用。
      實際制造系統可分為現實物理系統(RPS)和現實信息系統(RIS)二個子系統。RPS由系統中物理實體組成，這些實體包括材料、零件、產品、機床、機器人、夾具、傳感器和控制器等，當系統運行時，這些物理實體具有一定行為和交互，如運動或改變形狀。RIS涉及信息處理和決策的活動，如設計、計劃、調度、控制和評估等，它由計算機和人員組成。RIS不包括RPS中的物理實體，而只與RPS交換有關信息。RPS向RIS發送狀態報告，而RIS生成并向RPS發送控制指令。假定用計算機系統解釋來自RIS的控制命令并向RIS返回狀態報告，并且該系統的行為完全等同于RPS，那么將模擬RPS的計算機系統稱為虛擬物理系統(VPS)。同樣如果用計算機系統模擬RIS的功能，使得RPS無法區分控制指令是來自RIS還是計算機系統，那么該計算機系統稱為虛擬信息系統(VIS)。
      圖為國家CIMS工程研究中心的以設計為中心VM系統的體系結構，它是整個VM系統的一部分。以設計為中心VM系統強調產品的開發過程。該系統的RIS基于傳統的產品開發活動，而VIS基于計算機支持的產品設計活動，它包括CAD、運動學動力學分析、有限元分析、DFA、DFM、CAPP和CAM等。在傳統產品開發過程中，產品設計、運動學和動力學分析、有限元分析和工藝設計通常是串行進行。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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