Imagine criar e aperfeiçoar um produto inteiramente num computador antes de ser feito qualquer protótipo físico. O fabrico virtual torna isto possível, tirando partido das simulações informáticas e da realidade virtual para antecipar e resolver potenciais problemas. Este artigo explora os conceitos e princípios subjacentes ao fabrico virtual, ilustrando a forma como este integra todas as fases do desenvolvimento do produto, desde a conceção à produção. Ao ler, compreenderá como esta abordagem inovadora pode poupar tempo, reduzir custos e melhorar a qualidade dos produtos, revolucionando a forma como os processos de fabrico são geridos.
O fabrico virtual (VM) é a realização fundamental do processo de fabrico real num computador. Utiliza tecnologias de simulação informática e de realidade virtual, apoiadas por computadores de alto desempenho e redes de alta velocidade. Ao empregar o trabalho de grupo colaborativo, a VM utiliza modelos para simular e prever potenciais problemas relacionados com a funcionalidade, o desempenho e a capacidade de fabrico do produto.
Incorpora os processos essenciais do fabrico de produtos, incluindo a conceção, o planeamento do processo, o fabrico, a análise do desempenho, a inspeção da qualidade e a gestão e controlo do processo, todos destinados a melhorar as capacidades de tomada de decisões e de controlo a todos os níveis do processo de fabrico.
O Sistema de Fabrico Virtual (VMS) permite a integração de todos os aspectos do desenvolvimento de produtos e dos processos de fabrico. Baseado nas estratégias de fabrico das empresas e assente na informação e na integração funcional, gere, controla e coordena todo o processo de desenvolvimento do produto.
O VMS assegura a organização racional e a afetação dos recursos empresariais, da tecnologia e do pessoal ao longo do ciclo de vida do produto. Integra estratégias comerciais, gestão empresarial, conceção de engenharia e actividades de produção.
Facilita também o processamento paralelo e o trabalho colaborativo de equipas multidisciplinares num ambiente virtual, adaptando-se às exigências em constante mudança do mercado e dos utilizadores e fornecendo produtos de alta qualidade e rentáveis ao mercado e aos utilizadores à velocidade mais rápida possível.
Utilizando o VMS, em todas as fases do desenvolvimento do produto, de acordo com os requisitos do produto, a estrutura, a funcionalidade, o desempenho, a maquinação, a montagem, o processo de fabrico e o processo de produção do protótipo virtual do produto podem ser simulados num ambiente virtual. Com base nos métodos, normas e indicadores do sistema de avaliação do produto, o processo de fabrico do produto pode ser concebido, modificado e optimizado.
Isto reduz consideravelmente o tempo de desenvolvimento do produto e identifica potenciais problemas nas fases iniciais do desenvolvimento do produto, resolvendo-os antes do fabrico efetivo. À medida que o processo de desenvolvimento se acelera, o método de conceção passa de um ciclo "conceção → avaliação → modificação" num modo de trabalho em série para um ciclo holístico baseado num modo de trabalho paralelo, facilitando assim a comparação e a seleção óptima de múltiplas soluções.
A base teórica e o sistema da tecnologia de fabrico virtual (VM) e dos sistemas de fabrico virtual (VMS) ainda não estão totalmente formados e encontram-se atualmente numa fase de investigação e exploração. O trabalho de investigação envolve a intersecção de várias disciplinas e a integração de múltiplas tecnologias de alta tecnologia, com muitas tecnologias-chave que ainda necessitam de investigação e resolução. Estas incluem:
1) O sistema teórico do VMS e a investigação sobre a arquitetura de sistema aberto (OSA) do VMS num ambiente de processamento paralelo distribuído.
2) A tecnologia do modelo mestre num ambiente virtual. O modelo mestre funciona como um núcleo, fornecendo serviços a todos os aspectos da conceção, fabrico e gestão da produção. Possui uma estrutura de dados unificada e um sistema de gestão de dados distribuído.
O modelo de produto que estabelece é um modelo de produto virtual com todas as propriedades e características do objeto representado. O produto virtual existe antes de ser posto em produção, com uma visibilidade clara. Pode tratar de vários problemas enfrentados por várias fases de produção, como a análise da conceção, a transformação e o fabrico, a organização e a programação da produção, e pode estabelecer um sistema de informação entre a oferta e a procura.
3) Tecnologia e sistema de solução cooperativa inteligente distribuída para processamento paralelo distribuído num ambiente virtual, e teoria e tecnologia de tomada de decisões globais óptimas num ambiente virtual.
4) Aplicação da tecnologia de realidade virtual para realizar o modelo de solução cooperativa homem-computador no ambiente virtual e no processo de fabrico virtual.
5) O mapeamento entre sistemas de fabrico reais e VMS, o estabelecimento de dispositivos virtuais, sensores virtuais, unidades virtuais, linhas de produção virtuais, oficinas virtuais e fábricas virtuais (empresas), e a tecnologia de reutilização e recombinação de vários dispositivos virtuais.
6) A arquitetura da plataforma de desenvolvimento integrado VMS, a biblioteca de componentes e o ambiente de desenvolvimento do utilizador.
7) As estratégias e tecnologias de organização, programação e controlo das empresas virtuais.
8) Investigação e aplicação de tecnologias de visualização abrangentes (incluindo tecnologia de visualização por computador, tecnologia de realidade virtual, tecnologia multimédia e tecnologia de simulação). Atualmente, a investigação técnica pode ser levada a cabo na simulação realista da montagem virtual de produtos, na simulação do processo de fabrico da produção e da programação da produção, na simulação do processo de processamento de controlo numérico, etc.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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