虚拟制造国内外的发展趋势

Posted by 苏雪琛 on Sep 8, 2020 4:05:41 PM

 

虚拟制造业的发展历程

虚拟制造技术这一概念最早在20世纪中期由美国VPL探索公司和它的创始人提出,后来美国宇航局(NASA)的艾姆斯空间中心利用液晶显示电视和其它设备,研制低成本的虚拟现实系统,推动了该技术的进步。 而VR产业的元年则要追溯到谷歌、索尼、HTC、微软、Facebook等国际巨头公司相继布局VR虚拟现实领域的2016年。

国内的虚拟制造技术也从2016年开始出现了积极向上的发展。 尽管在中国的发展前景十分广阔,但目前仍面临着一些不确定因素。“由于虚拟制造整个行业都不成熟,如今在该行业还没有具有绝对竞争优势的企业。” 视客Seekers.VR”首席执行官陈贝尔对法新社说。中国正在大力推进人工智能和无人驾驶等下一代技术的发展,AR/VR行业也位列其中, 并将享受一系列优惠政策。另外,中国已有许多乡镇和城市宣布设立“孵化区”,将VR技术和科研、虚拟制造、教育和其他领域相融合以吸引资本。在这样的背景下,各大企业都开始涉足VR技术的投资与研发。比如百度、阿里巴巴这类广泛投资的企业,还有为了完善其主营业务的网易科技、歌尔股份、金地集团、爱奇艺等企业。而这一切的根本原因就是VR技术是制造业开启智能升级大门的钥匙。我们就具体来看看,VR技术可能会在哪些方面革新技术,提高效率。

HTC Vive

VR虚拟制造: 智能工业中缩短项目耗时的工具

VR技术可极大地在制造业中提升工作效率,让团队合作更加高效。目前虽然国内对VR技术的应用还不算特别广泛,但在使用该技术的那些领域它已经证明了对工作效率的促进作用。

在中国面临智能制造和制造业产业链升级的过程中,市场对产品质量的追求,需要尽可能多地让研发,设计,生产各部门的项目成员参与审核。然而, 这种工业项目对沟通的要求是指数级难度的,这也是我们面临的最大的问题。根据巴西航空工业公司EMBRAER的透露:“由于VR虚拟技术的使用,相比花费60个月的ERJ145机型,我们使用VR虚拟制造开发的EMBRAER 170(E170)仅仅耗时38个月”这种巨大的智能工业项目周期的缩减将大大提高公司对市场的掌控能力。对公司拓展市场,增加市场占有率的好处不言而喻。

如今,在制造业工程数字虚拟化大趋势下,跨国跨时区交流越来越多,联系也越来越紧密。但是因为时间、空间还有交流技术手段的限制,交流的过程中困难重重。比如研发中心位于欧洲的B汽车公司要与自己在亚洲的智能生产工厂测试开发的新产品。这种跨部门、跨领域的协作需要不同领域的专家、生产工程师和研发团队共同完成。在没有VR虚拟技术之前,所有的制造流程必须按照顺序一步一步进行。先设计,后生产样机,项目前端团队必须清楚明白地向后端团队解释并传递其设计意图。后端团队需要不断给设计前端反馈从而准确把握项目进度与方向。但是距离、时间还有当前沟通手段的限制不能让这种深度的高效的项目协作实现。 往往遇到的问题是互相之间并不能完全明白对方的意图。现在的沟通方式效率低,导致了组织内部矛盾增加,协作不畅。

但是虚拟制造的观念被应用于市场后以后,局面就大大改观了。整个制造产业链过程上的各个部门都可以从一开始就参与到项目中来。大家都可以在虚拟设计的伊始就提出自己过程中将要面临的问题,通过充分的交流让那些非工程技术人员明白自己的困难从而提供更好的解决方法。通过这种方式的合作交流,整个产品的研发上市周期将大大缩短

working remotely with TechViz software VR collaboration feature

虚拟制造减少设计成本

在虚拟制造应用于工业领域后,设计失误大大减少,这将有效地减少设计成本。在没有虚拟现实的时代, 设计者需要通过自己的表达,以自己的视角把他的观众带入自己的工业设计中。这是一种单向的信息传递。在这个过程中,一些难以发现的设计错误很可能到后期施工中才能发现。而重新设计带来的时间与金钱的损失将难以估量。而在虚拟制造的时代,设计者可以利用VR虚拟现实工具构建的虚拟工业产品模型原型和观众一起在设计的产品中漫游。从而以多视角观察审核虚拟样机模型,集合众人之力提早发现问题并解决问题,减少由于“项目修补”带来的损失。

在宾夕法尼亚州冰上竞技场的项目设计初期利用VR虚拟技术审核以后做出了对办公区的修改方案。该方案如果在建成以后再修改,将花费50万美元和更长的工期。由此虚拟设计技术的优越性可见一斑无独有偶,芯片产业具体英伟达的负责人也曾经坦言:“在充分利用VR技术的前提下,我们可以减少60-65%的设计失误。”要知道,集成电路是极其复杂的,一点点的设计失误很可能导致后期一系列相关设计的巨大改动。资金成本的损失再加上极其巨大的时间损失这是让芯片制造业无法承受的代价。而虚拟制造技术的应用让这些可能的设计失误大大减少,这也是它在集成电路产业引起高度重视的原因。

虚拟制造: 提升产品与流水线质量的手段

虚拟制造技术的应用将极大提升产品与车间流水线的质量。对于一个产品,传统的集成测试只能在开发周期完成以后进行测试;但是如果借助VR技术来实虚拟制造,单一测试和集成测试可以在产品开发的各个阶段进行,从而在开发过程中迭代来优化产品设计。

而对于某一车间流水线而言虚拟现实对其质量管理的提高将更加显著。在没有虚拟现实的帮助下,投产过程中需要经过一个测试与操作人员学习的阶段。而在这个过程中由于缺乏对实际情况的考虑,我们不得不对工厂车间流水线做一些修改和补充。而如果运用虚拟制造技术,所有的装配和维护可以在早期评估阶段就通过虚拟装配与虚拟维护得到验证。这使得整个生产线可以顺利地安装并按时启用

典型的比如福特利用虚拟制造技术,通过身体运动传感器捕获的动作,模拟替代人在产线上的行动,以此来分析生产中存在的诸如坠落,碰撞等等安全隐患。在没有虚拟现实的时候,由于缺乏对实际生产情况考虑不周,很多潜在的安全风险都无法预知。直到工厂建成或者事故发生,才亡羊补牢,做一些事后弥补。在虚拟制造的概念得到普及的今天,所有的这些事故风险可以在早期评估阶段就得以发现。这成功地将导致员工坠落受伤的可能性降低了70%,解决了90%的人体机工程学问题

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更加重要的是,通过VR技术制造商可以为客户提供更加个性化的虚拟设计方案。每个客户都希望拥有自己的个性化产品。但是每个人的要求不一样,在智能制造的趋势下,制造商如何才能以最小的成本为客户提供最好的个性化设计呢?VR技术就是最好的选择。例如,通过VR环境的多种可能性,布加迪威龙的限量款车型的设计团队就可以根据订购车主的个人需求试验不同的虚拟设计方案,并在虚拟系统中向客户展示设计并讨论制造方案,从而获得最适合他的个性化车型。这种个性化服务将让用户的体验得到最大化的满足

虚拟制造加速开拓创新

最后,虚拟制造技术是技术迭代创新的加速器。 所有的研发创新都离不开大胆而新颖的点子。面对实现这些创意的巨额花费、复杂的过程以及长时间的投入,公司的决策层很可能在早期就将其扼杀在摇篮之中。但有了虚拟制造技术以后结果将大大不同了。VR技术提供了理论上设计创新的无限可能性。比如,著名的洛克希德·马丁公司已经开始利用虚拟制造技术促进其研发创新。利用虚拟制造技术的无限延展的能力,工程师们验证着各种方案的可能性。天马行空的想象的实现方式摆脱了巨大的资金时间投入的风险,只需要通过电脑把数字样机模型设计敲定,虚拟制造系统就可以让不同的产品设计方案以“数字样机”的形态呈现给项目管理参与者从而进行审核验证。这项优点对希望升级的制造业公司的吸引力十分巨大。让那些伟大的创意可以以最小的投入,性价比极高的方式来投放市场将是未来创新发展的加速器。

VR虚拟技术,新时代的制造业应用之王

未来智能化数据化的制造业将蓬勃发展,VR虚拟现实在制造技术上无疑将会是新时代的应用之王。它对于高端制造业的发展将起到明显的助推作用甚至有可能成为智能制造的必备基础技术。中国作为制造业大国向智能制造的提升VR智能虚拟制造技术将是我们重点的发展方向。借助VR虚拟现实技术打造虚拟设计,虚拟审核与虚拟施工整合平台,更方便地进行跨地域,跨专业的合作,提升效率节约成本是未来制造业的迫切需求。文中种种案例,已经可以窥见VR技术对新时代的制造业的巨大影响了。在未来复杂残酷的市场竞争中,VR技术将对中国的产业智能升级,起到至关重要的作用。大力发展VR虚拟制造技术,也成为了中国产业界的目标。在这即将开启的新时代面前,TechViz 将立足扎实的技术,以自己出众的VR解决方案为中国的伙伴贡献自己的力量。

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VR虚拟现实产业的火热投资

艾瑞咨询(iResearch Consulting Group)和美国VR调研机构Greenlight Insights的一份联合报告显示,中国在2016年就已经有3000个VR体验馆,到2021年,该市场将增长13倍,规模达52.5亿元。根据IDC于2019年年中发布的《IDC全球增强与虚拟现实支出指南》,IDC预测:“至2023年,中国AR/VR市场支出规模将达到652.1亿美元,较2019年的预测(65.3亿美元)有显著增长。同时,在预测期内(2018-2023年),5年复合年增长率(CAGR)将达到84.6%,高于全球市场78.3%的增长率。”

之所以有这样高昂的投资热情,最主要是因为VR技术对生产力发展的巨大促进作用。 以VR技术为基础,在虚拟环境中等比例显示设计模型,从而整合项目上下游各部门共同参与研发设计,实现了项目审核与项目协作。对工程项目产生了极大的革新。

在凯捷管理顾问公司的一份新报告显示汽车,制造和公用事业领域的公司认为VR虚拟制造技术将在未来三到五年内成为其组织的主流。而据凯捷估计,将有四分之三公司的盈利在利用VR虚拟制造技术以后至少有10%的增长。而根据半导体业界领头羊英伟达的反馈,在利用虚拟制造技术以后,项目中的设计问题数量将减少60-65%。这些积极的反馈让虚拟现实技术越来越多的受到关注。

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