虚拟现实技术在数字化工业的前景之路

虚拟现实技术已成为数字化工业制造技术和生产流水线的重要应用环节，针对工业产品利用该技术可优化产品设计，通过虚拟装配避免或减少物理模型的制作，缩短开发周期，降低成本；同时通过建设数字工厂，直观地展示工厂、生产线、产品虚拟样品以及整个生产过程，为员工培训、实际生产制造和方案评估带来便捷。使企业内各负责部门之间的交流变得更加容易，不仅大大缩短了企业产品开发的时间，而且也为其产品的宣传、销售赢得了先机。

虚拟设计

应用虚拟设计技术可以快捷地建立产品的模型族，迅速实现产品的变型设计和系列化设计。虚拟技术通过网络技术和PDM（产品数据管理）技术的支撑，还可以实现异地设计和并行设计。采用虚拟现实系统全尺寸的产品内外部的三维立体影像能方便逼真地显示在设计者眼前。

协同设计

在产品设计阶段，往往分为多个设计部门进行不同部件的分工设计，使用不同的设计软件。如汽车行业的车身、内饰、发动机、零部件等等，当这些部门完成了各自的设计之后，却会发现诸如数据格式不同，整体车身的各种搭配问题和机械问题。虚拟协同设计平台为各个部门创造了三维模型的实时协同工作机制，实时获取多个设计师的不同设计软件下的设计成果，快速整合，达到工作效率的快速推进。

虚拟装配

虚拟装配技术已成为数字化制造技术在制造业中研究和应用的典范，针对复杂产品利用该技术可优化产品设计，避免或减少物理模型的制作，缩短开发周期，降低成本，从而实现产品的并行开发，提高装配质量和效率，改善产品的售后服务。

而且，设计人员在产品原型实际加工之前就可以全方位地检查零部件之间的装配间隙和干涉，也可通过程序自动检查装配状态。可以大大提高实际装配成功率并降低零件制作返工率。

如何快速高效地将不同零件拼成一件完整产品，是流水线工人的最终目标。不过时至今日，面对大批量、持续增长的市场需求，似乎只是拼蛮力并不能提高流水线作业的效率，减少工人因压力造成的错误和疏漏。近日，奥迪推出了一项“虚拟装配线校检”技术，利用3D投射和手势控制，可以使流水线工人在三维虚拟空间内完成对实际产品装配工作的预估和校准。

虚拟培训

事实上，虚拟现实在军事领域的应用要比其他领域早得多。早在上世纪80年代末，英国模拟技术公司plextek便为英国军方开发了一套虚拟现实训练系统，旨在培训医护人员应对紧急状况。该系统使用了一套头戴显示器，用于显示类似游戏中的战争场景，培训人员要在该环境下处理伤员伤口等。

各个国家在传统上都习惯于采用举行实战演习来训练军事人员和士兵，但是这种实战演练，特别是大规模的军事演习，将耗费大量资金和军用物资，安全性差，而且还很难在实战演习条件下改变状态，来反复进行各种战场态势下的战术和决策研究。近年来，随着VR技术在军事上的应用，使演习与训练在概念和方法上有了一个飞跃。

工业上，往往伴随是精细的加工和零部件装配，一个细小的错误就可能导致产品结构的偏差和无法通过验收，导致返工等巨大损失。通过虚拟培训，使生产线员工能够提前收悉生产装配流程，避免错误，提高工作效率，减少企业承受经济损失的风险。

虚拟维修

虚拟维修是虚拟技术近年来的一个重要研究方向，目的是通过采用计算机仿真和虚拟现实技术在计算机上真实展现装备的维修过程，增强装备寿命周期，各阶段关于维修的各种决策能力，包括维修性设计分析、维修性演示验证、维修过程核查、维修训练实施等。

虚拟维修是虚拟现实技术在设备维修中的应用， 在现代化煤矿、核电站等安全性要求高的场所， 或在设备快速抢修之前， 进行维修预演和仿真。突破了设备维修在空间和时间上的限制， 可以实现逼真的设备拆装、故障维修等操作， 提取生产设备的已有资料、状态数据， 检验设备性能。虚拟维修技术还可以通过仿真操作过程， 统计维修作业的时间、维修工种的配置、维修工具的选择、设备部件拆卸的顺序、维修作业所需的空间、预计维修费用。

VR 在设备维修方面最为典型的应用，当属美国哈勃望远镜（ HST） 的虚拟维修系统。1990 年4 月， 哈勃望远镜进入轨道不久，天文学家发现它的光学系统存在缺陷， 因此NASA 为执行任务的宇航员建立了虚拟的太空环境（哈勃望远镜（ HST） 的虚拟维修系统，如图）， 从中完成各种模拟维修活动。经训练后， HST的维修任务于1993 年12 月成功完成。这是第一次大规模应用虚拟维修技术完成实际任务， 并取得了成功。

借助虚拟现实技术，航空航天、船舶制造、汽车仿真、工业机械等高端制造业领域可以实现虚拟产品设计、虚拟产品制造、虚拟生产过程、数字化工厂、产品展示等产品全生命周期的管理。

虚拟现实技术在推动高端制造业企业完成正确决策、优化产品性能、提高产品质量、降低生产成本、提升品牌影响力和赢得市场先机方面具有重要的应用价值。