VR/AR技術(shù)正在改變制造業(yè)的面貌

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。

你準備好面對虛擬技術(shù)革命的到來嗎？

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)φw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)邦理工學院和查爾默斯科技大學的研究人員開發(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)?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/633/" target="_blank">工業(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問題。

VR技術(shù)也是一個非常有效地培訓工具，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)標準的CAD/CAM環(huán)境。

培訓

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習能獲得更好的效果。

試想如果通過閱讀手冊來學習如何裝配一架噴氣式飛機的發(fā)動機。當然實踐培訓學習不一定總是實際可行，特別是當你需要培訓非常多的員工時你可能需要一個大面積的培訓場地。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。

優(yōu)勢：

1.允許受訓人員熟悉整個車間的布局和設(shè)備操作;

2.允許每一個學員都有一臺屬于他們自己的設(shè)備參與培訓;

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;

4.培訓老師能夠清晰地看到學員的學習情況并對學員的需求進行定制化的培訓;

5.學員的表現(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計劃。

案例：

1.惠普發(fā)動機公司利用VR技術(shù)培訓接觸新戰(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;

3.奧地利的伏能士國際開發(fā)了一套用于培訓焊接學徒的VR系統(tǒng)，它能夠記錄學徒們的焊接質(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雜的汽車維修難題。