现今，市场加工工件的批量越来越小，对生产周期短的要求越来越高，加工作业方式也变得越来越多样化。机床设备生产厂家为了适应这些现状，需要如虚拟机床和机床设备虚拟投产运行这样的新工具，并要求这些工具在设备运行中加以使用。

市场总是要求生产周期越来越短，这加大了加工制造业生产成本和生产日期方面的压力。目前，各行各业均面临着这样的压力。即使在汽车铝轮辋检验或是纤维材料的生产制造业也是如此： 产品种类变形多，而产品的批量越来越小。相应的延长了生产中改装设备的时间，从而降低了机床设备的经济性。

太阳能工业虽然不受产品种类变形多样化的困扰，但是，太阳能产品的原材料成本高。因此，提高设备经济性的唯一方案就是研发出能够在短时间内可对生产设备进行调节的技术，以适应加工制造企业产品种类变形多样化的要求。德国Heitec股份公司致力于虚拟机床和机床虚拟投产运行方面的研发。ISG - Virtuos 软件系统便是实现虚拟机床和机床虚拟投产运行的一个工具，使用该工具不仅能够实现设备和机床的模拟，而且能够实现3D图像化。使用改进的质量较好软件可使设备和机床虚拟投产产运行，并可缩短设备和机床设备实际投产运行的时间。另外，ISG - Virtuos软件还可生成改善机床设备验收的标准以及使未来机床设备的保养维修实现最佳化。除此之外，生产加工企业还可使用虚拟机床设备对其工作人员进行技术培训， 工作人员可在虚拟的机床设备上熟悉适应今后的工作，有利于实现未来生产流程的最佳化。

也可使用虚拟机器进行极端状况的试验

控制软件2/3以上的功能是确保机床设备功能的可靠性。这表明了进行详尽的试验的重要性。在实际的机床设备上进行试验投入高且危险，而虚拟机床在这方面便有着优势，使用虚拟机床进行试验不仅简单易行，而且还能够进行人们在现实的机床上不可能进行的极端状况试验。在现实的机床上进行极端状况试验很危险。但使用虚拟机床进行极端状况试验时，仅需少数工作人员参与便可完成很多试验。所以，利用虚拟机床和机床的虚拟投产运行的优点很多，不论是新机床设备，还是处于生产流程最佳化框架中需改造的机床设备，或是改型更新的机床设备项目均可采用虚拟机床和机床的虚拟投产运行方法进行规划设计。

图1 曲轴和分配器为虚拟推进，进行相互调整

如规划一台用于生产制造太阳能模块的新设备，虚拟机床可实现不影响机床生产率的生产工序。同时对于纤维材料的生产制造业来说， 虚拟改装机床设备可使生产流程中机床设备的停机次数达到最少。

机电一体化应用对于数字工厂和虚拟机床的有效设置非常重要，也就是要将机械件、电气件、气动/液压件以及控制软件看作一个整体。这种设置方案的优点是：由于机床和设备的部件分配在机电一体化的模块中，而机电一体化模块的标准化高，使得机电一体化模块便具备重复利用的可能性。随着虚拟机床的研发，可形成功能模块库，借助于模块库可简化研发工程师的研发工作量。因为规划设计中的虚拟机床是由不同结构件组合而成的，所以虚拟机床设计可以达到一定程度上的自动化，从而缩短规划设计虚拟机床的时间。

而用这些模块化装配单元还是无法100%完成虚拟机床设计项目， 但是可较快的设计出机床的模式，这样的机床模式可按照客户和设备生产厂家的愿望进行修改，用户还可在虚拟机床上练习和熟悉机床的操作。

德国Heitec股份公司的工程师们自行研发出了生产太阳能模块的虚拟机床项目（图1），在此项目中，人们研究并证实了可实现机床虚拟投产运行。与具体的机床投产运行相比，机床虚拟投产运行可省去昂贵的机床设备的组合费用。此外，还可以通过机床虚拟投产运行来进行设备操作人员和维修人员的技术培训。

此外，虚拟轮辋检验装置也具有充分发挥其最大自动化程度的可能性。轮辋检验装置的基本模式可采用 CAD方式生成，之后，设计方可与客户商讨该检验装置的功能。接着，输入和滤除CAD数据，并与虚拟机床相连接。机床设备生产厂家的虚拟机床名录里收入了各种虚拟机床的基础模式。根据收入虚拟机床名录的数据，人们可自动生成虚拟机床的Elektroplan（电子设计方案）、软件、传感件以及行动件。由此，在机床的设计方案还放置在办公桌上时，人们便可以实现机床虚拟投产运行。

图2 在太阳能模块生产中使用9个机器人，从而最大程度地实现了自动化生产的可能性

借助虚拟机床可缩短机器设备的停机时间

例如，在纤维生产作业中，其需要改装机床设备，便要求停机时间尽可能短。也就是说，在机床设备停机过程中，必须迅速更新生产设备并使机床设备重新顺利投产运行。这样，对于纤维生产厂家来说便要解决如下一些问题：根据客户给出的要求来生产出各种各样的纤维材料制品；解决改装机床设备停机时间过长的问题和产生废品率过高的问题；由于纤维生产机床设备一些部件的备件在当下市场上已无法找到，因此，这些部件无法更换；而对现有纤维生产机床设备只能做少许改进，原因是，改装机床设备必然会带来要解决安全措施方面的问题，这样会增加纤维生产企业的投资成本。

德国Heitec 股份公司的工程师们在前文提到的研发项目中研发出了虚拟机床的新功能，借助于这些新功能，虚拟机床的计算机软件显著变小。此外，他们还设置了新的界面，目的是使虚拟机床能够通过机床设备的母线系统直接获取更多信息。

这样，虚拟机床和机床虚拟投产运行便成了工厂生产机床设备最佳化技术的研发工具。该系统在机床设备正式投产运行中仍可使用。这样，在对机床设备进行翻新时，或要试验翻新机床设备的新功能时，正处于生产运行的设备使不需要停机。由此，生产企业便掌握了应对来自市场的生产成本不断升高和生产日期不断缩短压力的工具。