电子样机在绿色制造中的应用研究

    绿色环境保护运动的兴起孕育了绿色制造技术。绿色制造又称环境意识制造及面向环境的制造，是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期，对环境的影响最小，资源效率最高。其体现的一个基本观点是，制造系统中导致环境污染的根本原因是资源消耗和废弃物的产生。

　1 电子样机辅助实现绿色制造

    电子样机(Digtial Mock-Up)简称DMU，是对产品真实化的计算机模拟，通过对电机样机的计算机模拟，能够满足各种各样的功能，可以提供用于工程设计、加工制造、产品装配、拆卸维护、回收处理的模拟环境，是支持产品和流程、信息传递、决策制定的公共平台。覆盖从产品概念设计到回收处理的成个生命周期。

    电子样机可方便、快捷、高效地实现产品的绿色设计，可实现从产品概念设计、加工制造、装配包装、实时使用、拆卸维护、回收处理等整个生命周期的真实环境模拟，可评估产品的功能性、经济性、全生命周期内对环境的影响程度，以及评价能源和资源利用率，为设计人员提供产品设计改进的依据，可提高产品的设计质量，减少设计缺陷，缩短设计周期。优化产品性能，提高工艺规划和加工过程的合理性，优化制造质量，通过生产计划的仿真，可以优化资源配置和物流管理，实现柔性制造和敏捷制造，大大提高资源利用率，缩短制造周期，降低生产成本。

    ①虚拟概念设计。虚拟概念设计，在计算机上利用工程软件(以CATIA为例)建立产品参数化模型库(标准件库、非标准件库、通用零件库、专用零件库等)，运用创新设计、变形设计、组合设计手段快速设计出新产品的数字模型，即电子样机，并在进算计上对产品的结构合理性进行综合评审，采用计算机辅助设计，可以随时修改评测，大大缩短产品设计周期。

    ②虚拟制造加工。虚拟制造加工，通过虚拟加工技术(CAM)可评判零件的可加工性(包括铸造、锻造、冲压、焊接、切削、特种加工等)，主要用来判断零件是否可加工、加工的难度及工艺设计、加工的合理性。通过计算机模拟零件的加工，便于对零件结构做出经济合理的设计，选择合理的材料，制定出出经济、合理、可行的工艺方案，提高资源利用率，降低能耗，实现加工制造过程的绿色化。

    ③虚拟装配包装。虚拟装配包装，用计算机模拟出产品的实际装配过程，找出装配过程中产生干涉的区域，注意装配过程中容易产生零件划伤破坏的情况，设计出省时、省力、经济、合理的装配方案，为完全实现自动化装配提供方案支持。

    ④虚拟产品使用。虚拟产品使用阶段，用计算机模拟产品的实时使用情况，发现使用过程中容易出现的问题，模拟出使用过程中对人及周围环境的影响，经过反复修改设计，力争达到对人与环境最友好状态，实现产品使用过程绿色化。

    ⑤虚拟拆卸维护和回收处理。虚拟拆卸维护和回收处理，可拆卸性，可维护性是绿色产品设计的重要方向之一。虚拟拆卸允许设计者在一个虚拟环境中评估产品的可拆卸性、可维护性。产品能否方便拆卸直接影响到产品的可回收性。

    ⑥虚拟人机工程设计。虚拟人机工程设计，也称虚拟人机工程学环境，设计人员可以精确研究产品的人机工程学参数，并且在必要时可以修改虚拟部件的位置，重新设计整个产品的结构。充分利用人机工程学的原理，使产品在使用过程中舒适、省力、方便，保证使用过程的安全、无污染。

    ⑦模拟产品对环境的影响。模拟产品对环境的影响，通过计算机模拟出产品使用的实时环境，综合评价产品整个生命周期中对环境的影响程度。通过反复设计修改，力争实现对环境的影响最小。资源利用率最高。

　2 结语

    绿色制造是可持续发展战略思想在制造业中的体现，是实施我国“节能减排”战略、发展循环经济以及建设“资源节约型和环境友好型社会”的重要支撑技术之一。绿色制造的运行实施对于降低制造企业资源消耗和环境污染，提升企业核心竞争能力，实现企业经济效益与人类社会可持续发展效益的协调优化具有重要意义。

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