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虚拟现实技术,未来制造的大趋势
发表时间:2017-03-27 13:29来源:装备制造杂志 字体:[][][] [打印] [关闭]

    虚拟现实技术是重要的新兴信息技术,与制造业融合发展的前景广阔,有望成为未来创新制造业发展模式、提升制造业竞争力的新工具、新动力。

    

    要推进制造强国战略、实现制造业转型升级,离不开新一代信息技术的应用。虚拟现实技术的出现和发展,给制造业研发设计、生产制造、经营管理、销售服务等全产业链创新发展提供了新工具、新方法,也为两化深度融合带来了新抓手、新动力。随着虚拟现实技术与产业的共同发展,制造业虚拟现实技术的应用案例不断涌现,应用模式和应用路径也在进一步成熟。我国必须把握机遇,加大对这一技术的推动力度,助力制造业朝着数字化、

    网络化、智能化的方向转型升级。

    虚拟现实技术在制造业具有广阔的应用空间

    研发:实现立体精准的虚拟结构设计

    虚拟现实技术可以展现产品的立体面貌,使研发人员能够全方位构思产品的外形、结构、模具及零部件配使用方案。特别是在飞机、汽车等大型装备产品的研制过程中,运用虚拟现实技术能大幅提升对空气动力学的把握和产品性能的精准性。波音公司将虚拟现实技术应用于777型和787型飞机的设计上,通过虚拟现实的投射和动作捕捉技术,完成了对飞机外型、结构、性能的设计,所得到的方案与实际飞机的偏差小于千分之一英寸。据统计,采用虚拟现实技术设计的波音777飞机,设计错误修改量减少了90%、研发周期缩短了50%、成本

    降低了60%

    装配:实现精密加工的虚拟装配操作

    在装配环节,虚拟现实技术目前主要应用于精密加工和大型装备产品制造领域,通过高精度设备、精密测量、精密伺服系统与虚拟现实技术的协同,能够实现细致均匀的工件材质、恒温恒湿洁净防震的加工环境,以及系统误差和随机误差极低的加工系统间的精准配合,从而提高装备效率和质量。一拖集团应用本土企业曼恒数字研发的“数字化虚拟现实显示系统”,打造出虚拟装配车间,可实现360度内部全景漫游,既能多角度观察每个装配工位,又能精准跟踪装配工件的生产工艺流程,为我国大型农业装备制造行业发展注入了新鲜血液和强大力量。

    检修:实现远程实时的虚拟检测维修

    虚拟现实技术应用于复杂系统的检修工作中,能够实现从出厂前到销售后的全流程检测,并突破空间限制、缩短时间需要,提高服务效率、拓展服务内容、提升服务质量,将制造业服务化推向新的阶段。例如,美国福特公司联合克莱斯勒公司与IBM合作开发了应用于汽车制造的虚拟现实环境,在汽车出厂前就可检验其存在的设计缺陷,并辅助修正,大大缩短了新车研发周期。未来,通过远程数据传输,虚拟现实技术将帮助实现实时、远程、预判性的监测维修服务。

    培训:实现直观高效的虚拟培训体验

    在复杂的、高精度的制造环境中采用虚拟现实技术培训,能够立体展现制造场景,帮助学员通过全方位的感知体验,获取高仿真的、可重复的、低风险的制造工艺学习体验。与航空业利用虚拟现实技术设计模拟驾驶室训练宇航员的经历相似,利用虚拟现实技术建立虚拟培训基地,有利于制造业从业人员提前熟悉制造场景、提升应用技能。当前,已有许多国内外企业运用虚拟现实技术开展培训工作。例如,英国皇家装甲公司采用虚拟现实技术,对14.5吨的新型车辆进行车辆训练模拟,实现了对专用车型驾驶员的操作培训。

    我国制造业应用虚拟现实技术的机遇与挑战

    具备应用虚拟现实技术的基础条件

    从应用基础看,我国在虚拟现实领域已经形成一批科研成果,为在制造业推广应用奠定了基础。北京航空航天大学和一汽公司合作开发的板料成形软件,基本能够模拟车门等复杂覆盖件的冲压成型过程;沈阳铸造研究所开发的电渣熔铸工艺模拟软件已经应用在水轮机组叶片曲面造型中;合肥工业大学开发研制的双刀架数控车加工模拟已应用于马鞍山钢铁车轮轮箍厂。

    从应用实践看,我国已在航天、航空、汽车等高端制造领域初步应用了虚拟现实技术。中国商飞研发出虚拟现实仿真系统,用于新型民机的预先研究评估和关键技术攻关;一汽、二汽、上汽等汽车公司运用UGCATIAPRO-E等三维软件进行产品设计已积累多年的经验,具备了应用虚拟现实所需的数据基础。

    拥有应用虚拟现实技术的实际需求

    从产业基础看,我国制造业规模位居全球第一,规模以上制造企业数量超过32万家,产业门类齐全、产品种类丰富,产业体系健全,虚拟现实技术的应用场景丰富,空间广大。

    从政策环境看,《中国制造2025》和“互联网+”行动等战略的相继出台,以及国家刚刚提出的推动中国制造2025与“互联网+”融合发展计划,都体现了对智能制造和协同制造发展的重要支持,虚拟现实技术则是其中的重要技术支撑。近期发布的智能制造试点示范2016专项行动实施方案等文件,也进一步明确了虚拟现实在制造业发展中的重要意义。

    推动虚拟现实技术与制造业融合面临诸多问题

    由于虚拟现实技术还处于发展与应用的孕育期,在制造业领域的应用经验尚不充足,两者融合发展还面临一些问题。

    一是应用场景和应用路径尚不清晰。国内企业对虚拟现实技术的特征、应用方法等缺乏基本了解与整体把握,对制造业各环节与虚拟现实技术的结合点尚不清晰,加之应用场景设计缺失,产业标准不统一,难以对工业技术与虚拟现实技术的融合应用形成明确的产业化引导,从而制约了应用范围的拓展。

    二是我国制造业自身发展层级不高,致使新技术应用的效率成本难以平衡。目前应用虚拟现实技术的企业主要集中于航空、汽车、仪器仪表等高端制造行业,以及原型设计、精密加工等高端制造环节。我国的低端加工制造占比较大,进入高端制造的行业和企业不多,涉及制造前端原型样机设计、流程仿真的屈指可数,导致企业的应用能力不足、应用意愿不强。

    三是虚拟现实行业应用的供应链短板依然明显。除了在虚拟现实相关主控芯片、光学器件、高端传感器等方面存在共性短板外,国内面向工业制造的增强现实模块化产品设计、操作维修、仿真训练等虚拟现实内容和应用供应严重匮乏,缺乏应用开发工具和开发平台,系统集成能力不强。供应链的短板加大了行业融合应用的成本,延缓了推广进程。

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责任编辑: 郑亘波