0 引言
新產(chǎn)品的開發(fā)、設計需要考慮一個主要因素就是產(chǎn)品的性能，產(chǎn)品的性能包含產(chǎn)品的功能和質量兩個方面。隨著科學的發(fā)展與信息技術的應用。虛擬制造、虛擬設計技術在企業(yè)進行新產(chǎn)品開發(fā)的設計與制造階段得到了廣泛應用。本文從產(chǎn)品性能層次構成、虛擬制造、虛擬設計技術的特征，論述虛擬制造、虛擬設計在產(chǎn)品開發(fā)、性能分析中的應用，分析設計人員在新產(chǎn)品開發(fā)過程中，如何應用虛擬制造、虛擬設計技術進行產(chǎn)品的設計、性能分析，探索虛擬制造、虛擬設計技術在產(chǎn)品開發(fā)中的應用前景，使虛擬制造、虛擬設計技術更好地為產(chǎn)品的開發(fā)服務。
1 虛擬制造與虛擬設計
當今市場企業(yè)之間的相互滲透、相互競爭日益激烈，產(chǎn)品開發(fā)的技術含量與復雜程度也日益增加，企業(yè)必須以最快的上市速度、最優(yōu)品質、最低成本和最佳服務來滿足不同顧客的需求?？s短產(chǎn)品開發(fā)的周期、提高新產(chǎn)品開發(fā)的技術水平、降低新產(chǎn)品開發(fā)的成本。并保證上市后產(chǎn)品的上市周期，是當前產(chǎn)品開發(fā)著重要解決的問題。隨著計算機網(wǎng)絡和虛擬現(xiàn)實等先進技術的出現(xiàn)，一種新的制造概念和理論一虛擬制造VM(Vinual Manufacturing)，以其全新的制造體系和模式已成為現(xiàn)代制造技術與系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。
虛擬制造的本質是以計算機仿真技術為前提，對設計、制造等生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一建模，在產(chǎn)品設計階段或產(chǎn)品制造之前，就能實時地、并行地模擬產(chǎn)品的制造全過程及其對產(chǎn)品設計的影響，預測產(chǎn)品的性能、成本和可制造性．從而有助于更有效、更經(jīng)濟靈活地組織生產(chǎn)制造，以達到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最高化等目的。虛擬制造是虛擬現(xiàn)實技術在制造業(yè)的滲透。它給企業(yè)的生產(chǎn)活動帶來了高度的柔性、敏捷性．滿足了企業(yè)適應不可預測、快速多變市場的需求。
虛擬設計屬于多學科交叉技術，涉及眾多的學科和專業(yè)技術知識，它是隨著科學技術的發(fā)展，特別是計算機輔助CAX技術的發(fā)展，開始廣泛地應用于企業(yè)的生產(chǎn)與制造之中。由于虛擬設計技術在產(chǎn)品開發(fā)過程中的應用，使產(chǎn)品設計實現(xiàn)更自然的人機交互．采用并行設計工作模式，系統(tǒng)考慮各種因素，使相關的人員之間相互理解、相互支持。把握了產(chǎn)品開發(fā)周期的全過程，提高了產(chǎn)品設計的一次性成功。從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本、提高了產(chǎn)品質量．給企業(yè)帶來了更多的商機。
2 產(chǎn)品性能的構成
當今各類產(chǎn)品功能日益增強，結構日益復雜，產(chǎn)品性能涉及多個領域。這使產(chǎn)品性能分析工作變得日益復雜。因此有必要建立產(chǎn)品性能模型來描述產(chǎn)品性能及其產(chǎn)品各性能之間的關系，進行性能綜合分析評價。
目前常用的是采用面向對象的方法，構造具有層次結構的產(chǎn)品性能樹，將產(chǎn)品性能概括為技術性能、經(jīng)濟性能、實用性能和社會性能等四個主要方面。技術性能包括產(chǎn)品可加工性、可裝配性、結構與工藝性等內容；使用性能包含產(chǎn)品工作性能、產(chǎn)品質量、人機工程等內容；經(jīng)濟性能主要指產(chǎn)品上市時間，設計制造費用等；社會性能主要考慮使用產(chǎn)品時對人體健康的影響、對環(huán)境的污染、資源的利用及綠色制造的要求。
3 產(chǎn)品性能與產(chǎn)品設計、制造的關系
因為用戶對產(chǎn)品的要求是從性能出發(fā)的，是設計的起點和完成的標志，性能特征應當成為整個設計過程的基本特征，或者稱為由性能需求驅動的設計。而制造則是通過工藝特征實現(xiàn)功能特征和質量特征所依附的幾何特征和材料特征。產(chǎn)品開發(fā)研究如何從性能特征到幾何特征、材料特征和工藝特征的映射。對于一個性能上的需求，可以由多個結構、多種材料、不同的工藝來實現(xiàn)．因此，在開發(fā)、制造前必須對產(chǎn)品性能進行分析。使開發(fā)出來的產(chǎn)品達到用戶(設計者)所追求的最佳性能組合。
4 虛擬設計的主要應用
(1) 虛擬產(chǎn)品設計：近年來，CAD技術為企業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)過程中提供了有力的支持。隨著虛擬現(xiàn)實VR(Virtual Reality)技術與多媒體技術的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術與多媒體技術有機結合在新產(chǎn)品開發(fā)過程中的使用。以及科技人員在不斷提高的計算機操作的人機界面綜合技術，改善了虛擬產(chǎn)品設計中人與計算機的交互方式。目前，所采用的將虛擬現(xiàn)實技術引入CAD環(huán)境．這將便于模擬新產(chǎn)品開發(fā)中產(chǎn)品的某些性能，又便于設計人員對產(chǎn)品的修改。技術條件好的公司，在進行虛擬產(chǎn)品設計時，設計人員可以先利用現(xiàn)有的CAD系統(tǒng)建模，再轉換到VR環(huán)境中，讓設計人員或準客戶來感知產(chǎn)品。設計人員也可以利用VR—CAD系統(tǒng)，直接在虛擬環(huán)境中進行設計與修改。在交互性的虛擬環(huán)境快速成型設備上，設計人員對虛擬產(chǎn)品設計模型的直接設計，提高了設計人員積極性與創(chuàng)造性的發(fā)揮。
(2) 虛擬裝配設計：是虛擬設計在新產(chǎn)品開發(fā)方面具有較大影響力的一個領域。虛擬裝配VA(Virtual Assembly)采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術，通過仿真模型在計算機上進行仿真裝配。實現(xiàn)產(chǎn)品的工藝規(guī)劃、加工制造、裝配和調試，它是實際裝配的過程在計算機上的本質體現(xiàn)。目前，就其技術而言，已經(jīng)成熟，雖尚沒有商用虛擬裝配系統(tǒng)．也尚未充分地應用于新產(chǎn)品開發(fā)的分析和評價．但這項技術在新產(chǎn)品開發(fā)中已得到肯定。并具有很重要的意義。
