當前，隨著計算機、傳感、網絡通信等技術的快速發展，虛擬現實逐漸向工業領域滲透應用，為制造業的研發、生產、管理和服務等各環節帶來了深刻變革，進一步推動了智能工廠的發展。日前，西門子在英國一處工廠里安裝了Virtalis虛擬現實（VR）軟件和系統，用于實現裝配工藝的模擬和優化、提高概念設計的效率、精簡設計單位和更加有效地進行工廠規劃，通過VR技術對產品進行制造前的虛擬評估，解決其在制造過程早期階段出現的問題。針對于此，結合當前全球智能制造的發展現狀，圍繞虛擬現實引發的智能制造領域變革，簡要分析如下：

一、虛擬現實引發的智能制造領域變革現狀

1、基于虛擬制造技術，實現設計制造過程最優化

    虛擬制造技術是以虛擬現實和仿真技術為基礎，對產品的設計、生產過程統一建模，在計算機上實現產品設計、加工、裝配、檢驗等全部流程的模擬和仿真。通過虛擬制造技術，企業能夠在設計階段就對產品制造的全過程進行虛擬集成，預測、檢測、評價產品性能和制造可行性，達到產品的開發周期和成本最小化、產品設計質量的最優化以及生產效率的最大化。奔馳、寶馬、大眾等公司利用虛擬制造技術建立“數字汽車”模型，設計發動機、車體、電氣線路等，并進行碰撞分析和運動分析、模擬數控加工和質量檢驗等，可將新車型的研發生產周期從一年以上縮短至2個月左右，開發成本最多可降到原先的1/10。

圖1 虛擬技術

2、打造數字化模擬工廠，推動生產組織方式變革

    基于虛擬現實打造的數字化模擬工廠能夠對整個生產過程進行仿真、評估和優化，并進一步擴展到整個產品生命周期，推動生產組織方式變革。虛擬現實是數字化模擬工廠的核心技術，數字化模擬工廠是以產品全生命周期的相關數據為基礎，利用虛擬仿真技術對制造環節從工廠規劃、建設到運行等不同環節進行模擬、分析、評估、驗證和優化，指導工廠的規劃和現場改善。數字化模擬工廠的典型應用包括：加工仿真，如加工路徑規劃和驗證、工藝規劃分析等；裝配仿真，如裝配設計、裝配過程運動學分析等；物流仿真，如物流效率分析、物流設施容量、生產區物流路徑規劃等；工廠布局仿真，如新建廠房規劃、生產線規劃等。

3、深化工業領域應用，加強遠程管理等服務支持

    隨著三維顯示、圖像處理、傳感等技術的快速發展，虛擬現實在工業領域的應用逐漸從設計、生產環節向管理、服務等環節延伸，為用戶提供更完善的產品及服務解決方案。利用虛擬現實技術和設備，用戶可獲得身臨其境的沉浸感，實現對工廠設備的遠程監控，實時了解數字化車間的生產狀況，在線獲取工廠設備的運行數據，并通過交互技術實現遠程操作維護、設備管理，或對現場人員進行遠程維護指導和培訓。博世力士樂推出的工業4.0遠程服務解決方案搭載了自主研發的InSight Live虛擬現實技術，能夠提供即時的遠程診斷支持，提升現場服務效率并降低維護成本。

二、下一階段發展趨勢分析

1、計算機視覺重要性日漸突出，將成為半導體廠商戰略轉型方向

    隨著虛擬現實技術的興起，計算機視覺的重要性日漸凸顯，圖形處理器、圖像傳感器等市場需求不斷提升，將成為芯片廠商的戰略布局方向。虛擬現實技術需要高質量的交互渲染效果，計算機視覺和圖像處理技術在其中起著關鍵的支撐作用，是推動虛擬現實普及應用的基礎。圖形處理器、視覺芯片、圖像傳感器、運動傳感器等核心零部件產品需求的不斷提升，將為半導體芯片行業提供新的戰略轉型機遇。目前已有部分半導體芯片廠商圍繞計算機視覺和虛擬現實等領域開展戰略布局。AMD推出的虛擬現實解決方案Liquid VR可通過最新數據抓取、異步著色引擎、協同多GPU等功能，在讓用戶獲得更低延遲、更流暢的畫面；NVidia推出的Gameworks VR和VR Direct技術，能夠明顯改善虛擬現實設備普遍存在的圖像延遲狀況。

2、高性能計算需求不斷提升，云計算將成為虛擬現實發展推動力

    虛擬現實技術對設備的計算、網絡、存儲能力提出了較高的要求，云計算模式能夠降低硬件配置和成本，提升計算處理能力，將成為推動虛擬現實發展的重要抓手。虛擬現實技術需要實時三維計算機圖形技術、廣角立體顯示技術、肢體跟蹤技術、感覺反饋技術和人機交互等技術的支持，這些都對計算、網絡和存儲能力提出了新的挑戰，目前VR設備的CPU、GPU運算處理能力不足以完全支撐“擬真”的運算量。采用基于云計算模式建立虛擬現實，由云端來進行圖形處理，能夠降低對虛擬現實設備的性能配置需求，實現在三維環境下沉浸式數據展示和多人遠程交互共享，大幅降低使用成本，提升用戶體驗。在性質、功能、用戶界面和軟件等方面需求發生變化時，采用基于云端的交互設備進行遷移和改造更為方便。

3、跨界合作與投資收購日趨頻繁，VR生態圈建設將成為布局重點

    當前，各領域跨國企業正在積極圍繞虛擬現實開展跨界合作與投資收購，構建VR產業生態圈將成為跨國企業深度布局虛擬現實市場的重要著力點。虛擬現實作為一個新興行業，產業鏈發展尚未完全成熟，半導體廠商、互聯網企業等正在積極從零部件（傳感器、芯片）、硬件設備、軟件應用、內容和服務等環節開展投資布局，通過合作與收購整合產業鏈上下游資源。跨國企業間的市場競爭逐漸從技術、產品競爭向VR產業生態圈競爭轉移，通過構建涵蓋設備、內容、分發平臺、應用和服務等全產業鏈的閉環生態體系，搶占市場制高點。日前，HTC聯手28家風險投資機構共同成立虛擬現實風險投資聯盟，將斥資100億美元投資VR領域公司，推動全球VR生態圈的進一步完善和發展，此外，HTC還拆分了其Vive業務并成立子公司，以打造全球VR生態系統。

三、對國內企業的建議

1、加強技術產品研發，前瞻布局新興市場

    注重傳感、圖像處理、三維仿真等關鍵技術研發，積極圍繞廣角立體顯示技術、動作捕捉技術、感覺反饋技術和人機交互技術等開展跟蹤研究。加強圖形處理器、視覺芯片、圖像傳感器、運動傳感器等核心零部件產品研發投入，前瞻布局云計算、虛擬現實等新興市場，尋求企業戰略轉型方向。

2、注重技術融合創新，加強行業應用滲透

    信息技術企業從服務與應用層面入手，憑借在傳感器、云計算等領域的技術優勢，加強虛擬現實技術在工業領域的融合應用創新。積極開展數字化虛擬工廠建設，推動虛擬現實技術從研發設計、加工、裝配、檢驗等生產環節向設備管理、遠程診斷維護等服務環節滲透延伸，為用戶提供完善的產品及服務解決方案，推動生產組織方式變革。

3、積極開展收購合作，構建產業生態體系

    充分發揮半導體廠商、軟件開發商、互聯網公司等各自優勢資源，針對VR領域初創公司開展投資收購與跨界合作，加強虛擬現實產業鏈上下游資源整合。將零部件、硬件設備、軟件應用、內容和服務等環節作為布局重點，積極構建虛擬現實產業鏈閉環生態體系，搶占市場制高點。

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本文標題：虛擬現實引發的智能制造領域變革

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