虚拟制造:让梦想照进现实

上世纪90年代，先进的制造技术向着更高的水平发展，在计算机集成制造和并行工程的基础上，经济的发展催生了一个全新的概念：“虚拟制造”。

“虚拟制造（VM）”是对真实产品制造的动态模拟，是一种在计算机上进行而不消耗物理资源的模拟制造软件技术。虚拟制造技术用电脑构成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉的感官世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察，在虚拟的工厂里完成产品的设计、生产、装配、检验和售后服务。

虚拟制造技术在工业发达国家已得到了较高程度的研究和应用，如今，发达国家在核试验、飞机试制、等多种领域已发展了较先进的虚拟技术，多数单元技术已经进入实验和完善的阶段。

沪江虚拟：推进产学研一体化

2005年3月21日，由中国工程院姚福生院士挂帅的上海理工大学虚拟制造技术研究院宣告成立。研究院副院长杜宝江表示：“研究院主要致力于通过虚拟化的电脑模拟，现实感的人机互动，实现无需消耗实物成本的目标，完成企业设计生产到商务展示的一系列需求。”

2006年10月，中国首家虚拟制造技术企业上海沪江虚拟制造技术有限公司成立。它依托于上海理工大学虚拟制造技术研究院，是我国首家专门从事虚拟制造技术及其配套工程设备的研究、开发、生产、应用推广和技术培训的企业单位。研究员们全力构建虚拟制造技术平台，力争使之成为中国南方的虚拟制造中心，将优势学科的前沿技术，推进到企业应用前沿，力争成果与产业对接，创新与发展联动，实现产学研一体化。

沪江虚拟技术制造有限公司利用计算机虚拟环境和设备，模拟现实环境。通过人机交互、虚实联动、仿真现实、体验未来的方式，用计算机来模拟实际生产，在不消耗实际生产资源的情况下找出最优化的方案，进行产品的设计、制造、测试、运行控制、销售和管理。通过计算机对实物做不到的、不好做的、还没实物的目标任务模拟实际生产，以三维运行方式融合和集成现有系统，达到缩短周期、降低成本、提高效益的目的。

公司建设了“上海市服务业虚拟制造技术公共服务平台”，参与了国家科技部火炬计划，创建了“虚拟制造技术服务平台”、“上海市公共研发平台”、“交通安全教育虚拟技术示范平台”；完成大型科研和工程项目40余项，其中包括世博会“网上世博关键应用技术”和“永久场馆光伏建筑一体化虚拟技术”，公安部虚拟交通事故再现和模拟驾驶体验，隧道盾构系统虚拟培训和运行维护技术，军用飞机起落架轴承安装加工虚拟实验等；拥有专利10项，软件著作权15项；是上海科学与艺术学会、现代制造技术学会、工业设计协会、发明协会的理事或会员单位。

继往开来 扛起虚拟业大旗

姚福生院士，中国虚拟制造的第一人，也是沪江虚拟制造技术公司的创始人和首任领导人。他带出自己的虚拟制造技术团队，形成适合于我国制造业状况的自主技术成果和产品。在姚院士的带领下，公司的技术成果和服务能力快速提升，逐渐被许多大型企业所接受。“要发展高附加值、低能耗的绿色制造业，虚拟制造技术必须首先发展”，“虚拟制造技术是未来制造业发展的必备技术”，这些话语是他对中国虚拟制造技术发展的希望，“鞠躬尽瘁，死而后已”是他为虚拟制造技术的研发和产学研一体化付出的最好概括。他说，科研不是追求发表文章的数量和获奖的多少，而是要遵循“出成果、出人才、出效益”的九字方针进行工作，他生前很喜欢一句话：“才须学也，非学无以广才，非志无以成学。”他一直在践行这句话。

2007年，沪江虚拟制造技术平台承担一项“革命性的创举”——网上世博会的关键技术研发任务。从接受任务到投入运行，姚福生院长、杜宝江副院长和他们的团队，经历了三年的摸索前行。

2008年，姚老带着未了的心愿因病逝世，直到生病住院的前几天他还在为自己的工作劳心劳力。战斗的号角依然在响，战场烽烟四起，却斯人已去，生者徒留伤悲。然逝者已矣，未尽的事业还需要有人来完成。姚院士去世后，研究院杜宝江教授接过了重担，扛起了虚拟制造技术的大旗。面对院长的辞世，杜宝江教授忍痛接棒前行。他说：“敢于挑战，勇于冲锋是中国人的性格和精神，姚院长的许多研究，他生前制定的技术发展路径还需要有人继承和发展。只要有信心，敢坚持，我们就一定会成功！”网上世博需要研究和解决与实体世博动态数据内容相关的网上世博虚拟要素的动态生成和实时变化技术。虚拟系统中的虚拟场景、虚拟场馆、虚拟交通工具等虚拟要素直接受到现实中的天气、交通、人流、安全管制等实时信息的影响，必须避免虚与实的脱节。这种虚拟三维的形式是空前的，对于这种任务，国内外的虚拟制造技术几乎没有涉猎，许多东西完全靠我们自己研发制作。

杜宝江院长和他的团队针对世博课题的特点，组成了沪江虚拟公司-上海理工大学-上海出版印刷学校及其他多个研究单位的产学研实体，加强一体化管理和技术培训协调，把世博技术融入课堂。2010年5月，网上世博上线，这是一场空前精彩的网上世博会，游览者不仅可以根据模块设置随心所欲的进入你选择的场馆，还可以直接参与其中，走进电脑，变成“局内人”，在网上世博中演绎一场“计中计”。

除此之外，沪江虚拟制造技术平台还承担了实体世博的任务。中国馆和主题馆屋顶的太阳能发电、电网地下电缆规划、平安世博交通安全宣教等项目是沪江虚拟平台对“低碳世博”理念的直观演绎，这些科技方面的创新也恰恰体现了“城市，让生活更美好的”的世博主题。

虚拟技术在世博科技中的应用，进一步推动了技术的进步和应用能力，但是以杜宝江院长为首的上海虚拟制造技术平台知道，世博会不只是轰轰隆隆的走个过场，应该确确实实地给社会带来发展机遇。后世博的命题又一次摆到了他们的面前，让世博科技更深入的融入生活，是杜宝江教授和他的团队下一阶段的重要任务，任重而道远。

2008年，沪江虚拟平台作为技术骨干单位，承接了公安部科技创新计划交通安全宣传教育项目，完成了交通事故虚拟再现和体验科研项目，研发完成了一大批软硬件产品、专利等，并付诸应用。三维立体交通状况模拟和体验系统、三维立体事故再现系统，这些鲜活的形式带给人更震撼的视听感受。动感座椅、模拟驾驶器的配备，让人一触难忘，恰似身处现场，感受颇深。而今，这种教育方式已成为交通安全教育基地的首选。

目前，沪江虚拟制造技术的应用已涉及到多个领域，如虚拟培训、虚拟展示、运行与虚拟展示一体化、虚拟设计、虚拟生产、虚拟分析、虚拟互动应用等各个方面。虚拟制造技术在先进制造业和现代服务业的应用也逐渐深入，大型装备、影视、教育、军事等领域已经推广应用，我国C919大飞机的设计和复合材料机翼的制造工艺及生产规划也已采用了沪江虚拟制造技术。这些对我国虚拟制造技术的产业化、领域产业结构的调整和发展低碳经济都起到切实的推动作用。

“以研促产，以产养研”的方式，将现有的研究成果转化为适应市场需求的产品，再把部分产品盈利投入到科研中，为经济的发展和人才的培养提供了良性的循环。“产学研”的发展模式带来了良好的运营结果，沪江制造平台在科技创新基础上的产学研一体，恰恰阐释了国家科技支撑计划的内涵。

虚拟制造技术的发展，践行了国家优化产业结构的规划目标。给未来社会的发展点染了一笔灵动的色彩。

未来荆棘满地，长路坎坷，杜宝江院长和他的团队仍在一路前行。

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