作為一項顛覆性技術(shù)，VR正在改變各行各業(yè)。日前，VR正準(zhǔn)備從根本上改變制造業(yè)。VR技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用，不僅能夠提升產(chǎn)品的研發(fā)能力，大大節(jié)約企業(yè)成本還能提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，簡直一舉多得。
自2015年“中國制造2025”正式實施以來，國內(nèi)的制造業(yè)開始加大信息化建設(shè)力度，而科技技術(shù)作為第一生產(chǎn)力，在推動中國制造立足于世界一流行列具有決定性的作用。這幾年來，作為信息化技術(shù)之一的VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)表現(xiàn)出巨大的潛力，對制造業(yè)實現(xiàn)高度信息化的價值也逐漸顯示出來。
VR/AR技術(shù)正在改變制造業(yè)的面貌。VR/AR正在迅速成為車間工人、技術(shù)服務(wù)人員和工程師的全新用戶界面。高盛曾有報告顯示，到2025年工業(yè)領(lǐng)域的VR/AR市場預(yù)計將會達到47億美元。而視頻游戲和醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域?qū)摺?/p>
2018世界VR產(chǎn)業(yè)大會期間，工業(yè)和信息化部電子信息司副司長吳勝武也曾表示：“VR將成為重要的生產(chǎn)工具，極大提高生產(chǎn)效率。VR能夠顯著提升產(chǎn)品研發(fā)的能力和生產(chǎn)效率。國內(nèi)外的很多企業(yè)已經(jīng)在借助VR為用戶提供輔導(dǎo)服務(wù)解惑服務(wù)，在提升售后服務(wù)質(zhì)量的同時大大節(jié)約了成本。”。
本文將從5個方面闡述，論證使用VR技術(shù)的優(yōu)勢;并提供那些已經(jīng)在探索如何使用VR技術(shù)去增強制造水平的公司或者研究機構(gòu)的真實案例。
工廠規(guī)劃
設(shè)計新產(chǎn)品生產(chǎn)線的布局是一項非常密集復(fù)雜的工作，它需要工程師同時去平衡非常多的因素。它涉及每臺設(shè)備的運行節(jié)拍，以及設(shè)備的維修、工具存儲等方面的空間大小要求。規(guī)劃階段的任何一個關(guān)鍵因素的失誤，都可能導(dǎo)致該生產(chǎn)線效率低下，難以補救。
生產(chǎn)線的規(guī)劃是一項合作努力的結(jié)果，它涉及多個部門的協(xié)同完成包括工程建設(shè)、控制系統(tǒng)及子系統(tǒng)的規(guī)劃等工作。使用VR技術(shù)能夠從整體上建立工廠模型，幫助他們避免很多問題。不僅能夠?qū)φw布局進行仿真，而且能對工廠內(nèi)部發(fā)生的所有生產(chǎn)制造過程進行模擬。
優(yōu)勢：
1.建立統(tǒng)一的虛擬空間能夠簡化各個設(shè)計部門之間的溝通合作;
2.允許設(shè)計人員從不同視角去評估工程設(shè)施之間的相互作用;
3.更加方便的識別潛在的可維修性以及人體工學(xué)方面的問題;
4.允許仿真日常的車間活動從而識別潛在的故障問題;
5.可以使那些不懂CAD的技術(shù)人員直觀的對CAD模型進行評估。
案例：
1.友嘉實業(yè)集團為其機床客戶利用VR技術(shù)去模擬車間及產(chǎn)品線布局的合理性;
2.制造研究人員測試了一種洞穴自動化虛擬環(huán)境(CAVE)實現(xiàn)了新的制造單元遠程協(xié)作安裝;
3.蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和查爾默斯科技大學(xué)的研究人員開發(fā)了一套VR系統(tǒng)用于在虛擬工廠中進行真實行走，從而可以進行方法——時間的測量(預(yù)定動作時間系統(tǒng))
自動化
VR技術(shù)提供了全新的用于執(zhí)行、監(jiān)控以及同工業(yè)機器人協(xié)作的方法。在工廠規(guī)劃階段，VR技術(shù)能夠?qū)I(yè)自動化單元應(yīng)用之前進行可視化，使得用戶能夠在安裝之前對機器人的運動軌跡進行規(guī)劃。
用戶能夠在VR環(huán)境通過輸入動作軌跡在虛擬演示狀態(tài)直接的對工業(yè)機器人進行操作。他們能夠以機械手的視角通過環(huán)境傳感器的輔助執(zhí)行對應(yīng)項目。
優(yōu)勢：
1.能夠在虛擬車間中對自動化單元進行規(guī)劃;
2.允許程序設(shè)計人員離線運行虛擬機械手查找錯誤;
3.通過在虛擬環(huán)境中的親身體驗減少風(fēng)險;
4.為程序設(shè)計人員提供機械手的視角去查看整個車間環(huán)境
5.能夠?qū)崿F(xiàn)多個操作人員協(xié)同控制單個機械手
案例：
1.約翰霍普金斯大學(xué)計算感應(yīng)和機器人實驗室開發(fā)了一套使用VR虛擬界面對工業(yè)機器人進行操縱和交互的系統(tǒng);
2.普渡大學(xué)的研究人員利用VR技術(shù)去研究工業(yè)機器人的安全空閑時間以及可達行程范圍;
3.來自沙特阿拉伯國王大學(xué)的研究人員基于半實物虛擬機器人單元的布局設(shè)計了一款焊接機器人單元。
裝配
在很多方面，VR技術(shù)代表著計算機輔助設(shè)計技術(shù)的自然演化。VR的優(yōu)勢在于提供了新的方式來觀察產(chǎn)品及其生產(chǎn)制造過程。VR裝配技術(shù)能夠在不需要產(chǎn)品實際原型的情況下，通過輔助可視化技術(shù)幫助工程師對產(chǎn)品的設(shè)計做決策。
VR技術(shù)也能在最后開展實施工作之前，用來有效地研究人工裝配中的瓶頸問題和潛在的人機工學(xué)問題。
VR技術(shù)也是一個非常有效地培訓(xùn)工具，特別是在裝配方面的應(yīng)用。
優(yōu)勢：
1.能夠讓設(shè)計人員看到從開始到結(jié)束整個裝配過程;
2.允許設(shè)計人員在虛擬環(huán)境中驗證設(shè)計決策;
3.能夠?qū)崿F(xiàn)自動地項目分析和過程籌劃;
4.允許從開始到結(jié)束的整個裝配過程進行人機工學(xué)的評估;
5.通過連接CAD系統(tǒng)，提供一種全新的對過程信息可視化的方式。
案例：
1.福特汽車利用VR技術(shù)來驗證汽車裝配過程，使得整個生產(chǎn)線故障降低70%;
2.來自諾丁漢大學(xué)的李強發(fā)布了一套用于增強夾具設(shè)計和裝配過程的VR系統(tǒng);
3.來自沙特阿拉伯國王大學(xué)的的研究人員利用VR技術(shù)對球形閥和汽車車門的裝配進行仿真從而補充對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的CAD/CAM環(huán)境。
培訓(xùn)
VR技術(shù)提供了一種全新的傳授員工制造技術(shù)的方式。一些技術(shù)通過親身的接觸比通過講座或者文本材料的學(xué)習(xí)能獲得更好的效果。
試想如果通過閱讀手冊來學(xué)習(xí)如何裝配一架噴氣式飛機的發(fā)動機。當(dāng)然實踐培訓(xùn)學(xué)習(xí)不一定總是實際可行，特別是當(dāng)你需要培訓(xùn)非常多的員工時你可能需要一個大面積的培訓(xùn)場地。VR技術(shù)則能夠幫助消除這些問題，它在一個虛擬的空間里提供實踐教學(xué)。
優(yōu)勢：
1.允許受訓(xùn)人員熟悉整個車間的布局和設(shè)備操作;
2.允許每一個學(xué)員都有一臺屬于他們自己的設(shè)備參與培訓(xùn);
3.能夠確保那些在實際中危險的作業(yè)場景在安全條件下進行培訓(xùn);
4.培訓(xùn)老師能夠清晰地看到學(xué)員的學(xué)習(xí)情況并對學(xué)員的需求進行定制化的培訓(xùn);
5.學(xué)員的表現(xiàn)能夠被保存下來進行評估分析，有利于提升和完善未來的培訓(xùn)計劃。
案例：
1.惠普發(fā)動機公司利用VR技術(shù)培訓(xùn)接觸新戰(zhàn)斗機發(fā)動機的工程師從而避免那些昂貴發(fā)動機部件被損壞的風(fēng)險;
2.道達爾利用VR技術(shù)對正在建設(shè)中的帕斯弗洛爾石油鉆井平臺的工人進行培訓(xùn);
3.奧地利的伏能士國際開發(fā)了一套用于培訓(xùn)焊接學(xué)徒的VR系統(tǒng)，它能夠記錄學(xué)徒們的焊接質(zhì)量和過程從而有利于焊接模擬之后的檢查。
檢修
雖然維修作業(yè)可能利用AR會比VR更好，但是VR在維修性應(yīng)用方面仍然有一些獨到的優(yōu)勢。比如在規(guī)劃一個新產(chǎn)品或者整條生產(chǎn)線的維修計劃方面。在培訓(xùn)方面，VR為維修人員在新設(shè)備尚未安裝之前提供熟悉新設(shè)備的機會。
此外，為了確保在維修過程能夠及時的開展而盡可能少的破壞其它環(huán)節(jié)操作，廠商們可以在虛擬車間開展仿真維修作業(yè)，從總體上評估不同策略對生產(chǎn)的影響。
優(yōu)勢：
1.允許員工從總體上把握維修作業(yè)對設(shè)備的影響;
2.在新設(shè)備安裝之前可以對不同維修安裝策略進行試驗;
3.容易識別在可維護性以及人機工學(xué)方面的問題;
4.提供觀察設(shè)備的獨特視角，而這個在現(xiàn)實環(huán)境中難以實現(xiàn);
5.能夠進行無風(fēng)險的試驗和差錯，這些在實際維修作業(yè)中卻是潛在的危險
案例：
1.Aerosim的虛擬維修培訓(xùn)系統(tǒng)已經(jīng)被巴西天馬航空用于教授系統(tǒng)操作、故障排查、故障隔離以及回訪服務(wù);
2.一組VR研究人員已經(jīng)證明在輔助動力裝置電動起動機上開展虛擬維修能夠幫助裝置設(shè)計人員預(yù)測實際的維修時間。
3.德國汽車制造商保時捷曾宣布，它計劃向其全美189家經(jīng)銷商和服務(wù)中心提供AR技術(shù)和設(shè)備，以幫助工程師們更好的解決日益復(fù)雜的汽車維修難題。
（原標(biāo)題：五大應(yīng)用，VR技術(shù)正不斷革新著制造業(yè)）
