虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)中有哪些機(jī)會(huì)？

 要推進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、實(shí)現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，離不開新一代信息技術(shù)的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，給制造業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理、銷售服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新發(fā)展提供了新工具、新方法，也為兩化深度融合帶來(lái)了新抓手、新動(dòng)力。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)具有廣闊的應(yīng)用空間

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展，制造業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用案例不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用模式和應(yīng)用路徑也在進(jìn)一步成熟。比如，在研發(fā)環(huán)節(jié)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以展現(xiàn)產(chǎn)品的立體面貌，使研發(fā)人員能夠全方位構(gòu)思產(chǎn)品的外形、結(jié)構(gòu)、模具及零部件使用方案。特別是在飛機(jī)、汽車等大型裝備產(chǎn)品的研制過(guò)程中，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能大幅提升對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的把握和產(chǎn)品性能的精準(zhǔn)度。

波音公司將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于777型和787型飛機(jī)的設(shè)計(jì)上，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的投射和動(dòng)作捕捉技術(shù)，完成了對(duì)飛機(jī)外形、結(jié)構(gòu)、性能的設(shè)計(jì)，所得到的方案與實(shí)際飛機(jī)的偏差小于千分之一英寸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)的波音777飛機(jī)，設(shè)計(jì)錯(cuò)誤修改量減少了90%、研發(fā)周期縮短了50%、成本降低了60%。

在裝配環(huán)節(jié)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前主要應(yīng)用于精密加工和大型裝備產(chǎn)品制造領(lǐng)域，通過(guò)高精度設(shè)備、精密測(cè)量、精密伺服系統(tǒng)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的協(xié)同，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)致均勻的工件材質(zhì)、恒溫恒濕潔凈防震的加工環(huán)境，以及系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差極低的加工系統(tǒng)間的精準(zhǔn)配合，從而提高裝備效率和質(zhì)量。

一拖集團(tuán)應(yīng)用本土企業(yè)曼恒數(shù)字研發(fā)的“數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)”，打造出虛擬裝配車間，可實(shí)現(xiàn)360度內(nèi)部全景漫游，既能多角度觀察每個(gè)裝配工位，又能精準(zhǔn)跟蹤裝配工件的生產(chǎn)工藝流程，為我國(guó)大型農(nóng)業(yè)裝備制造行業(yè)發(fā)展注入了新鮮血液和強(qiáng)大力量。

在檢修環(huán)節(jié)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)的檢修工作中，能夠?qū)崿F(xiàn)從出廠前到銷售后的全流程檢測(cè)，并突破空間限制、縮短時(shí)間需要，提高服務(wù)效率、拓展服務(wù)內(nèi)容、提升服務(wù)質(zhì)量，將制造業(yè)服務(wù)化推向新的階段。

例如，美國(guó)福特公司聯(lián)合克萊斯勒公司與IBM合作開發(fā)了應(yīng)用于汽車制造的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，在汽車出廠前就可檢驗(yàn)其存在的設(shè)計(jì)缺陷，并輔助修正，大大縮短了新車研發(fā)周期。未來(lái)，通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將幫助實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、預(yù)判性的監(jiān)測(cè)維修服務(wù)。

此外，在復(fù)雜的、高精度的制造環(huán)境中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)培訓(xùn)，能夠立體展現(xiàn)制造場(chǎng)景，幫助學(xué)員通過(guò)全方位的感知體驗(yàn)，獲取高仿真、可重復(fù)、低風(fēng)險(xiǎn)的制造工藝學(xué)習(xí)體驗(yàn)。與航空業(yè)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)模擬駕駛室訓(xùn)練宇航員的方式相似，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立虛擬培訓(xùn)基地，有利于制造業(yè)從業(yè)人員提前熟悉制造場(chǎng)景、提升應(yīng)用技能。

當(dāng)前，已有許多國(guó)內(nèi)外企業(yè)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展培訓(xùn)工作。例如，英國(guó)皇家裝甲公司采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)14.5噸的新型車輛進(jìn)行車輛訓(xùn)練模擬，實(shí)現(xiàn)了對(duì)專用車型駕駛員的操作培訓(xùn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國(guó)制造業(yè)中的應(yīng)用

我國(guó)在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域已經(jīng)形成一批科研成果。從應(yīng)用基礎(chǔ)看，北京航空航天大學(xué)和一汽公司合作開發(fā)的板料成形軟件，基本能夠模擬車門等復(fù)雜覆蓋件的沖壓成型過(guò)程;沈陽(yáng)鑄造研究所開發(fā)的電渣熔鑄工藝模擬軟件已經(jīng)應(yīng)用在水輪機(jī)組葉片曲面造型中;合肥工業(yè)大學(xué)開發(fā)研制的雙刀架數(shù)控車加工模擬已應(yīng)用于馬鞍山鋼鐵車輪輪箍廠。

從應(yīng)用實(shí)踐看，航天、航空、汽車等高端制造領(lǐng)域初步應(yīng)用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。中國(guó)商飛研發(fā)出虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)，用于新型民機(jī)的預(yù)先研究評(píng)估和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān);一汽、二汽、上汽等汽車公司運(yùn)用UG、CATIA、PRO-E等三維軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)已積累多年的經(jīng)驗(yàn)，具備了應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)所需的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與制造業(yè)融合面臨的問(wèn)題

由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還處于發(fā)展與應(yīng)用的孕育期，我國(guó)在制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)尚不充足，二者融合發(fā)展還面臨一些問(wèn)題。

一是應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用路徑尚不清晰。國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征、應(yīng)用方法等缺乏基本了解與整體把握，對(duì)制造業(yè)各環(huán)節(jié)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合點(diǎn)尚不清晰，加之應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)缺失，產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，難以對(duì)工業(yè)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融合應(yīng)用形成明確的產(chǎn)業(yè)化引導(dǎo)，從而制約了應(yīng)用范圍的拓展。

二是我國(guó)制造業(yè)自身發(fā)展層級(jí)不高，致使新技術(shù)應(yīng)用的效率成本難以平衡。目前應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的企業(yè)主要集中于航空、汽車、儀器儀表等高端制造行業(yè)，以及原型設(shè)計(jì)、精密加工等高端制造環(huán)節(jié)。我國(guó)的低端加工制造占比較大，進(jìn)入高端制造的行業(yè)和企業(yè)不多，涉及制造前端原型樣機(jī)設(shè)計(jì)、流程仿真的屈指可數(shù)，導(dǎo)致企業(yè)的應(yīng)用能力不足、應(yīng)用意愿不強(qiáng)。

三是虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)應(yīng)用的供應(yīng)鏈短板依然明顯。除了在虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)主控芯片、光學(xué)器件、高端傳感器等方面存在共性短板外，國(guó)內(nèi)面向工業(yè)制造的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、操作維修、仿真訓(xùn)練等虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容和應(yīng)用供應(yīng)嚴(yán)重匱乏，缺乏應(yīng)用開發(fā)工具和開發(fā)平臺(tái)，系統(tǒng)集成能力不強(qiáng)。供應(yīng)鏈的短板加大了行業(yè)融合應(yīng)用的成本，延緩了推廣進(jìn)程。

推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造領(lǐng)域的融合應(yīng)用，需引導(dǎo)制造企業(yè)從現(xiàn)有基礎(chǔ)和實(shí)際出發(fā)，分步、有序地進(jìn)行。

第一，推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在設(shè)計(jì)研發(fā)、檢測(cè)維護(hù)、操作培訓(xùn)、營(yíng)銷展示等環(huán)節(jié)的應(yīng)用，提升輔助設(shè)計(jì)能力和制造服務(wù)化水平。

第二，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于協(xié)同制造、遠(yuǎn)程協(xié)作等方面，建立生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)操作、質(zhì)量檢驗(yàn)、設(shè)備狀態(tài)、物料傳送等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的可視化管理，提高制造執(zhí)行、過(guò)程控制的精確化程度。

第三，推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)在產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)和企業(yè)管理各方面的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)設(shè)計(jì)、工藝、制造、管理、物流等環(huán)節(jié)的集成優(yōu)化。