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前言 虚拟现实技术如何支持产品研发及制作工艺实现集成等功能？本期我们将讨论VR如何提供体验式的、身临其境般的制造与装配体验。VR如何帮助工程师迅速准确地验证设备的装配、维护和运行等工序。  “身临其境”的超真实制造  农业、建筑业、采矿业等非公路商用车辆的产品不断更新，新的测试要求和交付标准也随之出现，很多时候会超出确定性仿真或产品分析的测试范围。假如一台新的电动挖掘机或收割机能满足性能测试要求，但却不能保证上面的工人安全地操作或维护机器，那这样的测试结果就没有太大的意义。设备的制造工艺和维护方法同样需要进行测试检验。机器在生产和运营过程中都是由人来操作的，操作人员的分工各不相同。因此，越来越多的人们发现，确定性仿真和计算机模型无法判定和识别由人工主导的工艺流程中可能存在的内在风险。 对于这种人工主导、人为操作、人为执行的流程，工人在操作机器设备时如何正确地给机器更换零部件?这种情况很难通过确定性仿真或分析方案来建模。数字人体建模通常是用木偶进行仿真，分析的结果往往更多集中于工艺，而不注重操作流程的可行性。使用真人进入真实的装配或维保环境，与真实的产品一起执行工序，这种建模和验证的方式很不安全，研究人员需要花费数小时甚至数天时间来建模场景，才能涵盖人员的大部分真实操作情况。 使用传统的仿真方法来分析人员操作，可能非常耗时（30秒的装配操作可能需要一整天的时间来建模和动画）。再者，由于人们可以用多种其它方式完成物理试验，所以传统的分析方法价值有限。为此，设计人员可以利用虚拟现实技术，推动以人为中心的虚拟测试技术。例如，建筑设备在生产线上的最终组装流程，或农场中的农机的维保工艺等。通过这种方式，研发团队就可以在设计现场身临其境的测试处于研发阶段的产品。 减少研发试错风险 在整个产品开发和工程设计过程中，我们会就产品的“面向制造的设计”(DFM)、“面向可制造性与装配的设计”(DFMA)或“面向可服务性的设计”(DFS)做出决策。对于重型机械行业来说，在电气化或数字转型的过程中，其工艺流程是同步的，各流程都有相应的设计要求。当然，同步流程的设计要求，并不是重工业所独有。大多数DFM或DFS设计标准，都是根据生产商的经验数据得出的，而忽视了产品垂直领域的设计标准。当企业生产全新产品或旧产品的更新换代时，就有可能出现设计不适用的情况。  对于面向装配的设计和面向服务的设计，设计工程师在考虑产品外形时，要遵循一系列设计原则：“产品半径不能小于工具的活动空间”、“产品不能比运输托架大”等几何方面的原则很容易验证，但“这几个人把设计出的产品安装到那个机器上”这种要求就很难验证。当企业制造、维护新产品时，针对装配工艺和维保工艺的现有标准显然就不适用了。 通常，人们可能会在产品升级过程中或升级完成后，发现新的设计问题。除非操作人员能在拟生产线或工作间的虚拟现实中，提前置身于产品中、体验产品并与产品交互。如果在实际使用时，生产工人才意识到，新型电动轮式装载机的装配工艺并不安全，那就已经太晚了。  对于面向装配的设计和面向服务的设计，设计工程师在考虑产品外形时，要遵循一系列设计原则：“产品半径不能小于工具的活动空间”、“产品不能比运输托架大”等几何方面的原则很容易验证，但“这几个人把设计出的产品安装到那个机器上”这种要求就很难验证。当企业制造、维护新产品时，针对装配工艺和维保工艺的现有标准显然就不适用了。 通常，人们可能会在产品升级过程中或升级完成后，发现新的设计问题。除非操作人员能在拟生产线或工作间的虚拟现实中，提前置身于产品中、体验产品并与产品交互。如果在实际使用时，生产工人才意识到，新型电动轮式装载机的装配工艺并不安全，那就已经太晚了。 工艺流程试点 如果没有虚拟现实驱动的沉浸式虚拟仿真平台，原始设备制造商只能依赖各种方法进行物理测试，如构建模型，制作原型样机，统筹生产工装等。否则，开始生产或者产品投入使用后，生产管理者会惊奇的发现，此时已经无法有效的控制生产成本了。  评估制造及维护工序的方法有：
在针对已有产品的生产和维护中，真人在操作过程中遇到的都是真正的挑战。所以我们从汲取的经验是准确可靠的。针对某一工序的虚拟验证和动画呈现，对于建模或记录工程具有很大的帮助。但是对于动画而言，它的虚拟验证结果可能没有问题，但实际工序却很有可能非常不切实际或难以实现。必须通过一种方法，使人们在重要的工序中对新产品具有最真实的体验。 为了解决这一问题，我们向市场推出了沉浸式虚拟仿真平台 Build & Maintain建造&维护技术，验证新产品的人工主导的工艺流程；有了它，所有研发人员可以在未来工作间、拟装配线站、维护机库和保养环境中与虚拟产品进行物理交互。通过对虚拟模型的实时仿真，评审者可以提前几周、几个月乃至几年与新产品进行交互。 工程师可以直接进入自己设计的产品，并以1：1的真实尺寸体验产品。他们可以用最少的时间在虚拟环境中走向产品并将其拆解开，依靠精确的几何外形和逼真的物理材质，质感“真实地”将其拆解。有了材料自动清单功能，不参与碰撞分析的部件能够快速移除。如果部件被障碍物遮挡难以拆卸，那么根据物理条件，需要先移除障碍物才行，就像在现实生活中拆卸东西一样。 协同式虚拟装配与评审 工程师可以与同事远程协同，参与建设并互相完善数据集，以便在部件相邻或共用生产资源的情况下，共同评审各自的部件。虚拟化协同可以在互联的工作站远程进行，也可以在宽敞的办公环境或公共VR中进行。  设计团队不用再等着生产原型部件，构建拟工装资源，或者搭建合理的装配/维护工作间，就可以在协同虚拟工作空间中一起工作。最近，沃尔沃集团卡车技术公司与世界分享了，如何利用沉浸式虚拟仿真平台技术独特的部署到设计应用当中：他们在瑞典的产品工程中心，利用NVIDIA CloudXR技术，将VR体验以流媒体的形式上传到多个工作站的VR头盔（头戴式显示器HMD）上。他们的部署最多可以让8人沉浸于显示器中，显示端不会加载大型未优化的数据集。这样用户就可以在共同的物理/虚拟环境中一起进行沉浸式工程评审。 点击关注，了解更多资讯 |
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