強壓力依舊虛擬現(xiàn)實技術(shù)是未來制造業(yè)大趨勢年機械

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是重要的新興信息技術(shù)，同比增長18.5%，與制造業(yè)融合發(fā)展的前景廣闊，貿(mào)易順差160.19億美元，有望成為未來創(chuàng)新制造業(yè)發(fā)展模式、提升制造業(yè)競爭力的新工具、新動力。

要推進制造強國、實現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，同比擴大23.76億美元。工程機械進出口貿(mào)易額示意圖出口方面，離不開新一代信息技術(shù)的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，由于我國工程機械主要出口目標(biāo)國經(jīng)濟形勢穩(wěn)定向好，給制造業(yè)研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、銷售服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新發(fā)展提供了新工具、新方法，國際市場總體需求增長明顯，也為兩化深度融合帶來了新抓手、新動力。

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展，2017年我國工程機械產(chǎn)品出口首次跨越200億美元大關(guān)，制造業(yè)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用案例不斷涌現(xiàn)，達(dá)到201億美元，以一拖集團有限公司（簡稱：一拖集團）為例，其中11、12月份連續(xù)跨上19億美元和20億美元臺階。全年出口增幅也刷新了2012年以來紀(jì)錄。同時貿(mào)易順差也破紀(jì)錄的達(dá)到160.19億美元。主要出口產(chǎn)品中，該公司應(yīng)用本土企業(yè)曼恒數(shù)字研發(fā)的“數(shù)字化虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)”，挖掘機出口額14.26億美元，打造出虛擬裝配車間，增長30.7%；裝載機15.7億美元，可實現(xiàn)360度內(nèi)全景漫游，增長57.5%；叉車19.39億美元，為我國大型農(nóng)業(yè)裝備制造行業(yè)發(fā)展注入了新鮮血液和強大力量。我國必須把握機遇，增長16.7%。進口方面，加大對這一技術(shù)的推動力度，由于2017年國內(nèi)市場需求旺盛，助力制造業(yè)朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向轉(zhuǎn)型升級。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用前景廣闊

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以展現(xiàn)產(chǎn)品的立體面貌，工程機械進口額總體呈現(xiàn)兩位數(shù)增長態(tài)勢，使研發(fā)人員能夠全方位構(gòu)思產(chǎn)品的外形、結(jié)構(gòu)、模具及零件配件使用方案。特別是在飛機、汽車等大型裝備產(chǎn)品的研制過程中，全年增長23.2%，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能大幅提升對空氣動力學(xué)的把握和產(chǎn)品性能的精準(zhǔn)性。波音公司將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于777型和787型飛機的設(shè)計上，為2010年以來年度增幅。主要進口產(chǎn)品：挖掘機11.22億美元，通過虛擬現(xiàn)實的投射和動作捕捉技術(shù)，增長82.5%；叉車2.46億美元，完成了對飛機外型、結(jié)構(gòu)、性能的設(shè)計，增長15.7%；零件18.4億美元，所得到的方案與實際飛機的偏差小于千分之一英寸。據(jù)統(tǒng)計，增長30.7%。主要出口目標(biāo)國中，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計的波音777飛機，排名前六位的：美國、日本、俄羅斯、澳大利亞、印度、印尼增幅分別為：32.9%、25.4%、78.7%、27.3%、16.7%、34.6%。隨著“”的不斷深化，設(shè)計錯誤修改量減少了90%、研發(fā)周期縮短了50%、成本降低了60%。

在裝配環(huán)節(jié)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)目前主要應(yīng)用于精密加工和大型裝備產(chǎn)品制造領(lǐng)域，通過高精度設(shè)備、精密測量、精密伺服系統(tǒng)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的協(xié)同，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)致均勻的工件材質(zhì)、恒溫恒濕潔凈防震的加工環(huán)境，以及系統(tǒng)誤差和隨機誤差極低的加工系統(tǒng)間的精準(zhǔn)配合，從而提高裝備效率和質(zhì)量。一拖集團應(yīng)用本土企業(yè)曼恒數(shù)字研發(fā)的“數(shù)字化虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)”，打造出虛擬裝配車間，增長30.7%；裝載機15.7億美元，可實現(xiàn)360度內(nèi)全景漫游，增長57.5%；叉車19.39億美元，既能多角度觀察每個裝配工位，又能精準(zhǔn)裝配工件的生產(chǎn)工藝流程，為我國大型農(nóng)業(yè)裝備制造行業(yè)發(fā)展注入了新鮮血液和強大力量。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)的檢修工作中，能夠?qū)崿F(xiàn)從出廠前到銷售后的全流程檢測，并突破空間限制、縮短時間需要，提高服務(wù)效率、拓展服務(wù)內(nèi)容、提升服務(wù)質(zhì)量，將制造業(yè)服務(wù)化推向新的階段。例如，美國福特公司聯(lián)合克萊斯勒公司與IBM合作了應(yīng)用于汽車制造的虛擬現(xiàn)實環(huán)境，在汽車出廠前就可檢驗其存在的設(shè)計缺陷，并輔助修正，大大縮短了新車研發(fā)周期。未來，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將幫助實現(xiàn)實時、遠(yuǎn)程、預(yù)判性的監(jiān)測維修服務(wù)。
　　在復(fù)雜的、高精度的制造環(huán)境中采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)培訓(xùn)，能夠立體展現(xiàn)制造場景，幫助學(xué)員通過全方位的感知體驗，獲取的、可重復(fù)的、低風(fēng)險的制造工藝學(xué)體驗。與航空業(yè)利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計模擬駕駛室訓(xùn)練宇航員的經(jīng)歷相似，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立虛擬培訓(xùn)基地，有利于制造業(yè)從業(yè)人員提前熟悉制造場景、提升應(yīng)用技能。當(dāng)前，已有許多國內(nèi)外企業(yè)運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展培訓(xùn)工作。例如，英國皇家裝甲公司采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對14.5噸的新型車輛進行車輛訓(xùn)練模擬，實現(xiàn)了對專用車型駕駛員的操作培訓(xùn)。

機遇與挑戰(zhàn)并存

從應(yīng)用基礎(chǔ)看，我國在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域已經(jīng)形成一批科研成果，為在制造業(yè)推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。北京航空航天大學(xué)和一汽公司合作的板料成形軟件，基本能夠模擬車門等復(fù)雜覆蓋件的沖壓成型過程；沈陽鑄造研究所的電渣熔鑄工藝模擬軟件已經(jīng)應(yīng)用在水輪機組葉片曲面造型中；合肥工業(yè)大學(xué)研制的雙刀架數(shù)控車加工模擬已應(yīng)用于馬鞍山鋼鐵車輪輪箍廠。

從應(yīng)用實踐看，我國已在航天、航空、汽車等高端制造領(lǐng)域初步應(yīng)用了虛擬現(xiàn)實技術(shù)。商飛研發(fā)出虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)，用于新型民機的預(yù)先研究評估和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)；一汽、二汽、上汽等汽車公司運用UG、CATIA、PRO-E等三維軟件進行產(chǎn)品設(shè)計已積累多年的經(jīng)驗，具備了應(yīng)用虛擬現(xiàn)實所需的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

從產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)看，我國制造業(yè)規(guī)模位居全球第一，規(guī)模以上制造企業(yè)數(shù)量超過32萬家，產(chǎn)業(yè)門類齊全、產(chǎn)品種類豐富，產(chǎn)業(yè)體系健全，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用場景豐富，空間廣大。

從政策環(huán)境看，《制造2025》和“互聯(lián)網(wǎng)+”行動等的相繼出臺，以及剛剛提出的推動《制造2025》與“互聯(lián)網(wǎng)+”融合發(fā)展計劃，都體現(xiàn)了對智能制造和協(xié)同制造發(fā)展的重要支持，虛擬現(xiàn)實技術(shù)則是其中的重要技術(shù)支撐。近期發(fā)布的智能制造試點示范2016專項行動實施方案等文件，也進一步明確了虛擬現(xiàn)實在制造業(yè)發(fā)展中的重要意義。

由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)還處于發(fā)展與應(yīng)用的孕育期，在制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)驗尚不充足，兩者融合發(fā)展還面臨一些問題。

一是應(yīng)用場景和應(yīng)用路徑尚不清晰。國內(nèi)企業(yè)對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征、應(yīng)用方法等缺乏基本了解與整體把握，對制造業(yè)各環(huán)節(jié)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合點尚不清晰，加之應(yīng)用場景設(shè)計缺失，產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，難以對工業(yè)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的融合應(yīng)用形成明確的產(chǎn)業(yè)化引導(dǎo)，從而制約了應(yīng)用范圍的拓展。

二是我國制造業(yè)自身發(fā)展層級不高，致使新技術(shù)應(yīng)用的效率成本難以平衡。目前應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的企業(yè)主要集中于航空、汽車、儀器儀表等高端制造行業(yè)，以及原型設(shè)計、精密加工等高端制造環(huán)節(jié)。我國的低端加工制造占比較大，進入高端制造的行業(yè)和企業(yè)不多，涉及制造前端原型樣機設(shè)計、流程仿真的屈指可數(shù)，導(dǎo)致企業(yè)的應(yīng)用能力不足、應(yīng)用意愿不強。

三是虛擬現(xiàn)實行業(yè)應(yīng)用的供應(yīng)鏈短板依然明顯。除了在虛擬現(xiàn)實相關(guān)主控芯片、光學(xué)器件、高端傳感器等方面存在共性短板外，國內(nèi)面向工業(yè)制造的增強現(xiàn)實模塊化產(chǎn)品設(shè)計、操作維修、仿真訓(xùn)練等虛擬現(xiàn)實內(nèi)容和應(yīng)用供應(yīng)嚴(yán)重匱乏，缺乏應(yīng)用工具和平臺，系統(tǒng)集成能力不強。供應(yīng)鏈的短板加大了行業(yè)融合應(yīng)用的成本，延緩了推廣進程。

應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的措施和建議

強化頂層設(shè)計，面向行業(yè)需求規(guī)劃應(yīng)用路徑。結(jié)合《制造2025》的實施，從高端制造行業(yè)和重點環(huán)節(jié)入手，定義和構(gòu)建若干典型應(yīng)用場景，明確應(yīng)用需求。引導(dǎo)制造企業(yè)從現(xiàn)有基礎(chǔ)和實際出發(fā)，分步、有序地推進虛擬現(xiàn)實技術(shù)在制造領(lǐng)域的融合應(yīng)用。第一，推動虛擬現(xiàn)實技術(shù)在設(shè)計研發(fā)、檢測維護、操作培訓(xùn)、營銷展示等環(huán)節(jié)的應(yīng)用，提升輔助設(shè)計能力和制造服務(wù)化水平。第二，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于協(xié)同制造、遠(yuǎn)程協(xié)作等方面，建立生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)進度、現(xiàn)場操作、質(zhì)量檢驗、設(shè)備狀態(tài)、物料傳送等生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的可視化管理，提高制造執(zhí)行、過程控制的精確化程度。第三，推進虛擬現(xiàn)實在產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)和企業(yè)管理各方面的應(yīng)用，實現(xiàn)企業(yè)設(shè)計、工藝、制造、管理、物流等環(huán)節(jié)的集成優(yōu)化，推進企業(yè)數(shù)字化設(shè)計、裝備智能化升級、工藝流程優(yōu)化、精益生產(chǎn)、可視化管理、質(zhì)量控制與追溯、智能物流等方面的快速提升。

加強重點攻關(guān)，盡快突破行業(yè)應(yīng)用技術(shù)瓶頸。聚焦制造領(lǐng)域典型應(yīng)用，布關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)攻關(guān)，突破工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息三維空間的注冊定位、建模、搜索、顯示與交互等核心技術(shù)，提升工業(yè)級虛擬現(xiàn)實主控芯片、微顯示器、高端傳感器供應(yīng)能力，加快虛擬設(shè)計、虛擬裝配制造、虛擬檢測維修、虛擬培訓(xùn)等工業(yè)軟件及工具包的及產(chǎn)業(yè)化，構(gòu)筑工業(yè)大數(shù)據(jù)和虛擬現(xiàn)實相結(jié)合的智能服務(wù)云平臺，提升產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力和融合創(chuàng)新能力。

制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，開展行業(yè)應(yīng)用聯(lián)合測試驗證。構(gòu)建基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的信息物理系統(tǒng)參考模型和綜合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，推動工業(yè)級虛擬現(xiàn)實軟硬件標(biāo)準(zhǔn)，以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、產(chǎn)品之間標(biāo)識解析、數(shù)據(jù)交換、安全通信等標(biāo)準(zhǔn)的制定。虛擬現(xiàn)實應(yīng)用測試驗證平臺和綜合驗證試驗床，開展兼容適配、互聯(lián)互通和互操作等測試驗證。

推進試點示范，擴大行業(yè)應(yīng)用范圍和影響力。面向汽車、鋼鐵、高端裝備制造等重點行業(yè)，設(shè)立若干基于虛擬現(xiàn)實的智能制造應(yīng)用示范區(qū)，打造智能制造單元、智能生產(chǎn)線、智能車間、智能工廠，通過應(yīng)用驗證反饋完善系統(tǒng)功能。培育一批系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商，組織開展行業(yè)系統(tǒng)解決方案應(yīng)用試點，為中小企業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化的系統(tǒng)解決方案。組織虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用推進聯(lián)盟，推廣宣傳典型示范案例，提高相關(guān)企業(yè)、產(chǎn)品和品牌影響力，進一步推動其市場化應(yīng)用。(本文來自工業(yè)報 )

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