虛擬現(xiàn)實與制造業(yè)
在先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以實現(xiàn)虛擬產(chǎn)品設(shè)計、虛擬產(chǎn)品制造、虛擬生產(chǎn)過程、創(chuàng)建先進(jìn)制造工廠、產(chǎn)品展示與維護(hù)等等。虛擬現(xiàn)實在完善產(chǎn)品設(shè)計、優(yōu)化產(chǎn)品性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)計效率、降低開發(fā)成本方面具有重要作用。
虛擬現(xiàn)實能提供一個強(qiáng)有力的模擬和仿真環(huán)境，使產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計、制造、裝配、檢驗等均在計算機(jī)虛擬環(huán)境中進(jìn)行，這就是所謂的虛擬制造
1、利用這一技術(shù)，我們在工業(yè)設(shè)計中可以在產(chǎn)品設(shè)計前期做一些可行性的虛擬測試，在產(chǎn)品設(shè)計過程中利用虛擬現(xiàn)實來簡化產(chǎn)品的具體設(shè)計操作，后期產(chǎn)品評審可以利用這項技術(shù)做實時的動態(tài)評審和產(chǎn)品虛擬立體化（可以觀察產(chǎn)品的任何角度的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)），在產(chǎn)品推廣階段，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以直接給用戶提供各種虛擬的場景供客戶了解該產(chǎn)品在不同環(huán)境下的形態(tài)和視覺效果，以及可以利用外部設(shè)備讓客戶體驗到更仿真的產(chǎn)品交互，進(jìn)一步刺激消費者的購買欲和提升產(chǎn)品的科技感和競爭力。
2、在實際生產(chǎn)前，無資源消耗的情況下，進(jìn)行虛擬加工。
在虛擬制造環(huán)境中，工程技術(shù)人員可直接對設(shè)計出的產(chǎn)品進(jìn)行虛擬加工，在實際的制造系統(tǒng)中，經(jīng)過CAD/CAM的零件，在正式加工之前，一般要驚醒試切，傳統(tǒng)的試切是采用塑模蠟?zāi)：湍灸Ｔ趯Ｓ迷O(shè)備上進(jìn)行的，這不但浪費人力物力，而且還延長了生命周期，增加產(chǎn)品開發(fā)成本，降低了生產(chǎn)效率，極大影響系統(tǒng)的性能，如果采用仿真加工來代替實際的試切加工，可以大大降低產(chǎn)品的制造成本，增加產(chǎn)品的競爭力。
1、可靠的預(yù)測成本、風(fēng)險和進(jìn)度、大大提高決策水平
生產(chǎn)方案的實施往往涉及到大量資金的投入，風(fēng)險很大，稍有不慎就會給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在虛擬環(huán)境中進(jìn)行各種試驗，檢查產(chǎn)品各方面的技術(shù)性能，確立合理的進(jìn)度表。這樣可以減少新產(chǎn)品開發(fā)的投資，縮短開發(fā)周期，對難以預(yù)測、持續(xù)變化的市場需求做出快速響應(yīng)。企業(yè)決策者還可直觀地判斷各種生產(chǎn)方案的優(yōu)缺點，做出最優(yōu)決策，從而縮短生產(chǎn)周期，提高可生產(chǎn)性。
2、加快企業(yè)人才培養(yǎng)
虛擬現(xiàn)實技術(shù)的沉浸性和交互性，使設(shè)計人員可以分析、驗證自己設(shè)計產(chǎn)品的各種方面性能來積累設(shè)計經(jīng)驗，管理人員可以嘗試不同的生產(chǎn)組織方案來積累管理經(jīng)驗，操作人員可以對產(chǎn)品進(jìn)行試加工來積累操作經(jīng)驗。所有這些培訓(xùn)都在虛擬環(huán)境中進(jìn)行，不需要占用實際設(shè)備，不會影響正常生產(chǎn)。
3、打破時空限制
伴隨著虛擬制造技術(shù)，相應(yīng)地出現(xiàn)了虛擬企業(yè)。它可以打破傳統(tǒng)的地域、時域的限制，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)資源共享，變分散為集中，實現(xiàn)異地設(shè)計、異地制造，從而使產(chǎn)品開發(fā)快速、優(yōu)質(zhì)、低耗地響應(yīng)市場變化。它是實現(xiàn)敏捷制造的有效手段，從而真正實現(xiàn)工業(yè)4.0，建立起高度協(xié)作的創(chuàng)新服務(wù)體系，提高整個行業(yè)的資源配置和運行效率；
案例分析
當(dāng)然虛擬現(xiàn)實在工業(yè)方面有很多應(yīng)用，安全防護(hù)領(lǐng)域、建筑與藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域、大型和重型機(jī)械設(shè)備的虛擬裝配、 以及工業(yè)培訓(xùn)等，以汽車制造為例，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，不僅可以提前發(fā)現(xiàn)和解決汽車整體以及零部件設(shè)計制造中的問題，還可以為生產(chǎn)管理提供充分的信息，實現(xiàn)制造管理一體化。通過建立汽車三維模型，設(shè)計人員可以進(jìn)入汽車內(nèi)部體驗車體設(shè)計是否舒適、駕駛模擬、故障模擬等，全方位驗證設(shè)計指標(biāo)。
全球七大汽車集團(tuán)已經(jīng)廣泛應(yīng)用虛擬制造。福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新型汽車的開發(fā)中已經(jīng)大量應(yīng)用虛擬制造技術(shù)，大大縮短了產(chǎn)品的發(fā)布時間；德國汽車業(yè)應(yīng)用虛擬制造技術(shù)最快也最廣泛，目前德國所有的汽車制造企業(yè)都建成了自己的虛擬現(xiàn)實開發(fā)中心。奔馳、寶馬、大眾等的報告顯示，應(yīng)用虛擬制造技術(shù)，以“數(shù)字汽車”模型來代替木制或鐵皮的汽車模型，設(shè)計發(fā)動機(jī)、車體、電氣線路等，并進(jìn)行有關(guān)分析和模擬數(shù)控加工及質(zhì)量檢驗，開發(fā)成本最多可降低到原先的十分之一。
汽車的虛擬開發(fā)即在汽車開發(fā)的整個過程中，全面采用計算機(jī)輔助三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)汽車的造型、設(shè)計、計算、實驗、制模、沖壓、焊接、總裝等一系列的流程，虛擬技術(shù)以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)支撐，實現(xiàn)異地協(xié)同設(shè)計。虛擬協(xié)通設(shè)計是指汽車在模型的設(shè)計階段，由分布于全球的設(shè)計研發(fā)中心進(jìn)行汽車不同部分的分工設(shè)計，如車身、發(fā)動機(jī)、底盤、內(nèi)飾、零部件等，利用虛擬平臺創(chuàng)造三維模型實現(xiàn)實時協(xié)同設(shè)計，實時獲取所有設(shè)計人員的工作成果，高效整合、快速優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容。設(shè)計完成之后，可以進(jìn)行汽車虛擬裝配，設(shè)計人員可以在產(chǎn)品原型實際加工之前檢查零部件的裝配是否符合要求，以提高實際裝配的成功率，減少零部件的返工。在虛擬裝配完成之后，可以進(jìn)行虛擬實驗檢測，采用虛擬實驗技術(shù)可以在計算機(jī)上模擬真實的實驗環(huán)境、實驗條件，進(jìn)行虛擬仿真實驗，以預(yù)測汽車的安全性、可靠性、動力性能及舒適程度等，對不符合要求的部分進(jìn)行改進(jìn)，同時可以進(jìn)行虛擬碰撞實驗。通過虛擬培訓(xùn)，可以使一線操作人員熟悉生產(chǎn)裝配流程，避免出現(xiàn)錯誤，提升企業(yè)效益。
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