虛擬產(chǎn)品開發(fā)，也稱虛擬設(shè)計(jì)制造(Virtual Design and Manufacturing)，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的真實(shí)過程在虛擬環(huán)境中的映射。

從本質(zhì)上講，虛擬產(chǎn)品開發(fā)是將產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到投入使用的全過程(產(chǎn)品的生命周期)在計(jì)算機(jī)上構(gòu)造的虛擬環(huán)境中虛擬地實(shí)現(xiàn)，其目標(biāo)不僅是對(duì)產(chǎn)品的物質(zhì)形態(tài)和制造過程進(jìn)行模擬和可視化，而且是對(duì)產(chǎn)品的性能、行為和功能以及在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的各個(gè)階段中的實(shí)施方案進(jìn)行預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和優(yōu)化。它是產(chǎn)品開發(fā)的測(cè)試床。象真實(shí)的產(chǎn)品生產(chǎn)過程一樣，虛擬產(chǎn)品開發(fā)可狹義地分為虛擬設(shè)計(jì)和虛擬制造兩部分。美國(guó)“Computer-Aided Engineering”雜志副總編Schmitz曾在《虛擬設(shè)計(jì)的光輝前程》一文中闡述了虛擬設(shè)計(jì)的主要技術(shù)內(nèi)容：虛擬制樣(Virtual Prototyping)、網(wǎng)絡(luò)化并行設(shè)計(jì)、虛擬裝配和工程分析及設(shè)計(jì)參數(shù)的交互式可視化。日本大阪大學(xué)小野里等人對(duì)虛擬制造系統(tǒng)的技術(shù)內(nèi)涵進(jìn)行了深入的研究，他們把虛擬制造系統(tǒng)劃分成虛擬信息系統(tǒng)和虛擬物理系統(tǒng)兩部分，并建立了虛擬制造系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的模型。

1、全數(shù)字化虛擬產(chǎn)品建模

2、設(shè)計(jì)空間到試驗(yàn)空間映射的多學(xué)科集成仿真試驗(yàn)

3、通過虛擬現(xiàn)實(shí)Virtual Reality,VR 系統(tǒng)為設(shè)計(jì)者提供直觀的感知交互。

虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)是一個(gè)計(jì)算機(jī)生成的三維環(huán)境，人們沉浸其中，通過適當(dāng)?shù)慕缑娌倏v其中的擬實(shí)對(duì)象，并采用人類的表達(dá)形式進(jìn)行交互。而虛擬產(chǎn)品開發(fā)的研究則需要采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造環(huán)境，把設(shè)計(jì)、制造工藝、樣機(jī)制造的過程集成其中。當(dāng)前，虛擬產(chǎn)品開發(fā)的研究集中在以下幾個(gè)方面。

與軟件相關(guān)的技術(shù)方面：(1)可視化：研究怎樣將各種信息以直觀的形式顯示出來；(2)環(huán)境構(gòu)造：研究采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)工作環(huán)境的技術(shù)；(3)信息表達(dá)：研究與方法、語(yǔ)義和語(yǔ)法有關(guān)的信息表達(dá)方式；(4)元模型建模方法：研究建立可以調(diào)節(jié)模型間相互作用的模型；(5)集成體系結(jié)構(gòu)：研究怎樣構(gòu)成軟硬件系統(tǒng)；(6)模擬：研究在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)真實(shí)系統(tǒng)模型的過程；(7)方法論：研究開發(fā)和應(yīng)用虛擬產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的方法；(8)制造特性：研究在制造過程中影響材料變形的變量的采集、測(cè)量和分析；(9)評(píng)價(jià)：研究虛擬產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。

與硬件相關(guān)的技術(shù)方面：(1)輸入輸出設(shè)備：基于CRT和LCD的頭盔顯示器(HMD)、普通計(jì)算機(jī)顯示器、投影系統(tǒng)、可視化眼鏡、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)背心、蹋滾、搖桿、觸墊、觸覺球、麥克風(fēng)、合成器、耳機(jī)和音響系統(tǒng)；(2)信息采集存儲(chǔ)設(shè)備；(3)高速計(jì)算系統(tǒng)；(4)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(星狀、總線、環(huán)狀)、異種機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通訊硬件等。

交互技術(shù)方面：(1)虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境有效性評(píng)價(jià)方法；(2)與人機(jī)交互、人人交互有關(guān)的人機(jī)工程評(píng)價(jià)。

與其他一些學(xué)科不同，虛擬產(chǎn)品開發(fā)的概念一經(jīng)提出就受到企業(yè)界的廣泛關(guān)注，一些企業(yè)立即開始著手局部性實(shí)施和應(yīng)用。美國(guó)福特汽車公司是第一個(gè)采用網(wǎng)絡(luò)并行設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)賽車的企業(yè)。采用這項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)制造的新型SS1型賽車從開始設(shè)計(jì)到第一次上道測(cè)試只用了9個(gè)月的時(shí)間。繼世界第一架“無紙客機(jī)”-波音777雙噴機(jī)型成功之后，波音公司決定采用虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)研制新一代737客機(jī)。美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室采用虛擬制樣技術(shù)開發(fā)新一代計(jì)算機(jī)芯片，這種芯片只有現(xiàn)在芯片的1/25大小。John Deere公司將虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)用于焊接設(shè)備安裝機(jī)器人的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和測(cè)試，使設(shè)計(jì)制造周期大大縮短?？嘉拇顾囆g(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)正在設(shè)計(jì)的轎車進(jìn)行虛擬道路測(cè)試，評(píng)價(jià)轎車的道路適應(yīng)性和駕駛員視野。在國(guó)內(nèi)，虛擬產(chǎn)品開發(fā)方面的研究開始不久，目前報(bào)道的研究多數(shù)屬于概念和結(jié)構(gòu)框架的范疇，開發(fā)環(huán)境的研究多數(shù)還限于目標(biāo)系統(tǒng)層面，沒有深入到虛擬設(shè)計(jì)制造層面，而對(duì)于虛擬設(shè)計(jì)制造核心-模型構(gòu)造層面的研究就更少。因此，結(jié)合一個(gè)工程學(xué)科，重點(diǎn)解決虛擬設(shè)計(jì)制造中的重大技術(shù)基礎(chǔ)問題，并在深入研究核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，并深層次開發(fā)模型構(gòu)造環(huán)境，從而建立起面向應(yīng)用的虛擬產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)，這對(duì)將虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的研究引向深入有重要價(jià)值。

VPD技術(shù)極大地增強(qiáng)了企業(yè)的創(chuàng)新能力，它能夠在虛擬狀態(tài)下構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和分析產(chǎn)品，以有效解決那些反映在時(shí)間、成本、質(zhì)量等諸存在的問題。目前，一些有優(yōu)勢(shì)的制造廠商和產(chǎn)品開發(fā)公司都把 VPD作為一項(xiàng)總體經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略，努力發(fā)揮它的最大潛力。據(jù)報(bào)道，汽車工業(yè)對(duì)VPD最有興趣，并且動(dòng)手也最早，如美國(guó)的克萊斯勒和福特汽車公司、德國(guó)的大眾汽車公司以及日本的一些汽車公司都在積極采用VPD技術(shù)。因?yàn)槠囍圃鞆S商一旦錯(cuò)過推出新車型的時(shí)機(jī)，就等于放棄了應(yīng)該占有的市場(chǎng)份額，會(huì)遭受大的利潤(rùn)損失，甚至使公司破產(chǎn)。采用VPD技術(shù)后，汽車工業(yè)新車型開發(fā)的時(shí)間可由36個(gè)月縮短到24個(gè)月以內(nèi)，競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)顯然得到加強(qiáng)，其影響不可估量?，F(xiàn)在VPD 技術(shù)已在汽車、航天、機(jī)車、醫(yī)療用品等諸多領(lǐng)域成功地應(yīng)用，對(duì)工業(yè)界產(chǎn)生了強(qiáng)大的沖擊作用。

新產(chǎn)品開發(fā)實(shí)質(zhì)上就是產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)過程。傳統(tǒng)的方法是由工程師設(shè)計(jì)出產(chǎn)品，并制造出原型，然后進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。如果產(chǎn)品達(dá)不到規(guī)定的要求，就反反復(fù)復(fù)地進(jìn)行了這一過程，直到滿意為止。

VPD技術(shù)是建立在可以用計(jì)算機(jī)完成產(chǎn)品整個(gè)開發(fā)過程這一構(gòu)想的基礎(chǔ)之上。工程師完全是在計(jì)算機(jī)上建立產(chǎn)品模型，對(duì)模型進(jìn)行分析，然后改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，用數(shù)字模型代替原來的實(shí)物原型，進(jìn)行分析、試驗(yàn)、改進(jìn)原有的設(shè)計(jì)。這樣常常只需制作一次最終的實(shí)物原型，使新產(chǎn)品開發(fā)一次獲得成功。

CAD/CAM/CAE/PDM(簡(jiǎn)稱C3P)是實(shí)施VPD的強(qiáng)大支持技術(shù)，快速原型(RP)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、Internet(互聯(lián)網(wǎng))也都被一些國(guó)際上著名的企業(yè)作為實(shí)施VPD的重要手段。VPD是由從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、制造、仿真和支持等各合作的各科人員網(wǎng)絡(luò)所組成。他們通過網(wǎng)絡(luò)通訊組建成“虛擬”的產(chǎn)品開發(fā)小組，將設(shè)計(jì)人員、工程師分析專家、供應(yīng)廠商以及客戶聯(lián)成一體，實(shí)現(xiàn)異地合作開發(fā)。實(shí)施VPD工程師來說，將采取不同的思考方法和完成設(shè)計(jì)任務(wù)的方法。為適應(yīng)這些變化，對(duì)于技術(shù)人員和管理人員的培訓(xùn)是非常重要的。

企業(yè)通過VPD這種新技術(shù)把握住產(chǎn)品開發(fā)過程，這樣的企業(yè)就能對(duì)客戶的需求變化作出快速靈活的反應(yīng)，并且完全按照規(guī)定的時(shí)間、成本和質(zhì)量要求快速的將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，這就是開發(fā)VPD這種新技術(shù)的意義所在。