Question

虚拟现实技术在智能制造领域具有重要的应用价值

Answer 1

借助虚拟现实技术，航空航天、船舶制造、汽车仿真、工业机械等智能制造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和运营。虚拟现实技术在推动智能制造企业完成正确决策、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。

一、工业机械领域

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，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。

1. 虚拟设计

工业设计者在设计过程中通过手绘、三维建模等手段来表现出产品的实际形态及效果，但往往因为无法直观的表现出设计图，导致设计流程反复冗长。运用虚拟现实技术，可以将设计思想更好地融于其中，还可实时修改方案呈现在虚拟现实环境中，方便评审者进行方案评估验证，观察设计和修改过程，大大缩短了设计阶段的验证评审时间，提高工作效率。

2. 虚拟装配

在产品设计中最常见的也是最难发现的问题就是装配和维修方面的问题，这些问题往往当零件进行装配时，甚至在进行维修时才会反映出来。对于这样的问题，通常只能靠设计人员的知识和经验尽可能地加以避免.虚拟装配设计技术的出现为彻底解决这个问题带来了希望，在虚拟环境中对设计的结构进行装配检验利用计算机工具通过分析、先验模型、可视化和数据呈现来做出或辅助做出与装配有关的工程决策，帮助设计人员及时地发现设计中的装配缺陷。

3. 数字工厂

利用虚拟现实技术、对现实生产线制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防措施，使得产品一次性制造成功，在虚拟制造中，产品从初始外形设计、生产过程的建模、仿真加工、模型装配到检验整个的生产周期都是在计算机上进行模拟和仿真的，因而可以减少前期设计给后期加工制造带来的麻烦，从而达到提高产品开发的一次成品率，以达到降低成本、缩短产品开发周期，增强企业竞争力的目的。

二、航空航天

航空航天航空航天作为一种耗资巨大、变量参数多、系统复杂的工程，保证其设备的安全、可靠是必须要考虑的因素。虚拟现实技术的出现，为航空航天领域提供了广阔的应用前景。

1. 飞机设计与制造

在飞机设计过程中，应用VR技术提前开展性能仿真演示、人机工效分析、总体布置、装配与维修性评估，能够及早发现、弥补设计缺陷，实现“设计-分析-改进”的闭环迭代，达到缩短开发周期，提高设计质量和降低成本的目的。

2. 飞机内饰设计

虚拟现实技术应用于飞机内饰设计的概念设计、初步设计和细节设计三个阶段，为飞机内饰设计提供了一种可行、创新和高效的设计方法，大大提高了设计水平并节约了研发成本。

3. 飞机虚拟实训

-飞行驾驶虚拟实训

根据实际场景，建立逼真的虚拟场景三维模型，实现对虚拟场景的实时驱动，进行飞机飞行员的驾驶实训，增强飞行员的操作技能，加大飞行安全法码，为航空业飞行安全提供有力保障。

-空乘服务虚拟实训

模拟客舱场景及设备，让空乘人员熟悉客舱服务流程与要求，掌握客舱设备的构造、操作方法与服务等基本技能，了解飞机客舱服务操作规程，缩短训练周期，提高训练效益。

-飞机维修虚拟实训

虚拟现实技术可以模拟飞机零部件的维修步骤和方法，解决了飞机维修训练方法较少的问题，有效提高了训练效率和训练质量，避免各种飞机实装训练的不安全因素，降低训练费用。

-航天器飞行模拟

虚拟现实技术能对卫星、火箭等航天器的工作原理、工作状态进行3D模拟展示，将复杂的运行原理用三维可视化的形式逼真形象展现出来。

-航天仿真研究

虚拟现实技术也可应用于航天仿真研究中，对航天员的失重训练、航天器的在轨对接等航天活动进行逼真的模拟与分析，推动我国航天事业的发展。

1.航天员训练器利用虚拟训练系统对航天员进行失重心理训练；

2.利用VR系统可以更好的研究人与航天器之间的接口关系与功能分配，使舱内结构和布局更适合人的特征；

3. 虚拟现实技术可运用于航天器的人工控制交会对接中；

4.在航天服和环境生保系统的设计与研制中，可利用VR技术进行原理设计、逻辑验证及模型的仿真；

三、汽车仿真

汽车虚拟开发工程即在汽车开发的整个过程中，全面采用计算机辅助技术，在轿车开发的造型、设计、计算、试验直至制模、冲压、焊接、总装等各个环节中的计算机模拟技术联为一体的综合技术，使汽车的开发、制造都置于计算机技术所构造的严格的数据环境中，虚拟现实技术的应用，大大缩短了设计周期，提高了市场反应能力。

1. 汽车虚拟设计

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车身及内外饰的三维立体影像能方便逼真地显示在设计者眼前。

2. 虚拟协同设计

在汽车设计阶段，往往分为多个设计部门进行汽车不同部分的分工设计，使用不同的设计软件。如车身、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。

3. 汽车虚拟装配

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。

4. 虚拟实验

采用虚拟实验技术可以在建立了汽车整车或分系统的CAD模型之后，在计算机上模拟真实的实验环境、实验条件、实验负荷进行虚拟仿真实验。通过虚拟实验，可 以在汽车实际产品加工以前，预测它的安全性、可靠性、动力性、气动性、经济性及舒适性等各种性能，同时对不满意的地方进行改进设计。虚拟试验还可以进行虚 拟人机工程学评价、虚拟风洞试验、虚拟碰撞试验等。

5. 虚拟培训

在汽车制造生产的过程中，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车体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。

四、船舶制造

通过虚拟现实技术不仅能提前发现和解决实船建造中的问题，还为管理提供了充分的信息，从而真正实现船体建造、舾装、涂装一体化和设计、制造、管理一体化。在船舶设计领域,虚拟设计涵盖了建造、维护、设备使用、客户需求等传统设计方法无法实现的领域，真正做到产品的全寿期服务。因此，通过对面向船舶整个生命周期的船舶虚拟设计系统的开发，可大大提高船舶设计的质量，减少船舶建造费用，缩短船舶建造周期。

1. 船舶设计

船舶虚拟设计是船舶工程领域中信息化技术应用的较高层次。设计师通过建立船舶产品三维模型来实现产品的并行设计和初步的虚拟建造，在计算机中先"造"一艘"完整的船"，设计师就可以"进入"船体内部参观，科学分析工人建造是否方便、人在船上是否舒适、故障模拟等，全方位验证设计思路。供船舶数字制造过程进行分析、校验，评估、评审，汇报演示等。

2. 船舶建造工艺仿真

虚拟现实船舶建造仿真实训系统通过对船厂厂区及设施、船舶内部结构和布置、船体建造常规工艺流程进行逼真的3D可视化虚拟展示。通过人机互动形式，与虚拟环境中的船体模型进行交互操作，完成钢材预处理、钢材切割、钢材弯曲成型等。同时，该系统还提供了船体装配功能，通过模拟真实的装配方式，帮助用户了解船体装配流程船体构造。