無論工業(yè)4.0還是智能制造，其核心目標都是為了實現(xiàn)數(shù)字世界與物理世界連通，即利用數(shù)字化技術(shù)和方法將工業(yè)系統(tǒng)通過虛實融合的方式進行交互展現(xiàn)，并實現(xiàn)產(chǎn)品閉環(huán)的快速迭代更新。要實現(xiàn)這一過程，必然涉及當前最熱門的技術(shù)，如5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能以及工業(yè)大數(shù)據(jù)等。在這些新興技術(shù)中，虛擬現(xiàn)實VR與增強現(xiàn)實AR技術(shù)(以下簡稱：VR/AR)尤為重要，是制造企業(yè)實現(xiàn)工業(yè)4.0及智能制造的重要使能技術(shù)之一。因為工業(yè)VR/AR應(yīng)用場景就是構(gòu)建在數(shù)字世界與物理世界融合的基礎(chǔ)之上，作為銜接虛擬產(chǎn)品和真實產(chǎn)品實物之間的橋梁。
2020年，國家推出了“新基建”戰(zhàn)略，將5G、大數(shù)據(jù)中心、人工智能和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)列為新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點。一方面這會加快推動這些新興技術(shù)的發(fā)展，為智能制造的深化應(yīng)用創(chuàng)造條件。另一方面這些技術(shù)能在很大程度上解決了VR/AR技術(shù)推廣面臨的網(wǎng)絡(luò)和算力瓶頸，讓VR/AR應(yīng)用更加穩(wěn)定流暢。人們習(xí)慣將2016年稱為VR/AR元年，因為自此開始，不斷有新的VR/AR軟硬件產(chǎn)品走入人們的視野，這也讓越來越多的人首次體驗到基于VR/AR技術(shù)構(gòu)建的虛擬沉浸式交互場景，感受這些新技術(shù)帶來的前所未有的變化和體驗。當時就有專家預(yù)測，VR/AR技術(shù)的逐步成熟將有助于推動工業(yè)智能化應(yīng)用場景的變革。如今四年過去，VR/AR應(yīng)用場景不斷拓展，技術(shù)開發(fā)能力也日漸成熟，很多企業(yè)已經(jīng)開始基于VR/AR技術(shù)打造工業(yè)虛實融合場景，并開發(fā)用于設(shè)計評審、運維巡檢、遠程協(xié)作、操作培訓(xùn)等環(huán)節(jié)的虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實的應(yīng)用場景，從而深化數(shù)字孿生應(yīng)用。通過VR/AR技術(shù)，在產(chǎn)品的初創(chuàng)階段就能夠?qū)Ξa(chǎn)品的設(shè)計方案和產(chǎn)品的相關(guān)屬性信息進行直觀的展示，使整個設(shè)計評審過程更便捷和有效，能夠更直觀的發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程中存在的問題。
例如，韓國現(xiàn)代汽車和起亞汽車將VR虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)引入至新車開發(fā)流程，以驗證汽車設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性并最大限度地提高其完整性，從而幫助公司縮短開發(fā)周期并最小化成本。中國中車集團也在高鐵研發(fā)設(shè)計階段采用VR技術(shù)來進行虛擬樣機評審，極大加快了研發(fā)效率，減少了物理樣機制作，提升了品質(zhì)。在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，VR/AR還被應(yīng)用于企業(yè)巡檢和遠程作業(yè)指導(dǎo)，企業(yè)可以結(jié)合VR全景視頻畫面，全方位、多角度巡檢生產(chǎn)線現(xiàn)場設(shè)備，也可以結(jié)合AR可穿戴設(shè)備遠程巡檢設(shè)備內(nèi)部運行狀況。在現(xiàn)場巡檢作業(yè)人員遇到設(shè)備異常問題時，服務(wù)工程師還可以通過巡檢平臺終端和現(xiàn)場AR可穿戴設(shè)備提供遠程作業(yè)指導(dǎo)。為打造更貼近生產(chǎn)過程的虛擬場景，VR技術(shù)還被應(yīng)用于新產(chǎn)品的生產(chǎn)和操作培訓(xùn)。對制造企業(yè)而言，基于VR/AR技術(shù)構(gòu)建的虛擬現(xiàn)實場景能在很多層面幫助企業(yè)解決當前面臨的實際問題。然而問題就在于，工業(yè)企業(yè)該如何高效快捷的構(gòu)建所需的VR/AR應(yīng)用場景。因為傳統(tǒng)三維建模軟件和虛擬仿真軟件不但模型構(gòu)建流程復(fù)雜，設(shè)計周期長，而且很難實現(xiàn)沉浸式交互體驗。基于傳統(tǒng)三維軟件構(gòu)建模型的大致流程是：創(chuàng)意、手繪草圖、三維建模、渲染、討論、修改、再渲染...，這樣的設(shè)計方法和效率顯然太低。對于設(shè)計人員，最理想的方式是能在虛擬空間中完成場景構(gòu)建，而且場景無需渲染、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和壓縮，可直接在應(yīng)用系統(tǒng)中使用。然而無論對制造企業(yè)還是技術(shù)廠商，這都是一個巨大挑戰(zhàn)。為解決工業(yè)VR/AR應(yīng)用中企業(yè)面臨的痛點和需求，近年很多做3D可視化內(nèi)容開發(fā)的平臺廠商紛紛轉(zhuǎn)向工業(yè)VR/AR領(lǐng)域，在VR系統(tǒng)中構(gòu)建VR場景的理念帶動下，推出了很多非常好的工業(yè)VR/AR場景開發(fā)工具，其中最具代表性的就是Unity公司推出的INTERACT工具。
一般而言，衡量一款開發(fā)工具好壞有很多標準，但必不可少的一條是讓使用者操作起來更加簡單。如拖拽式設(shè)計、無代碼編程以及操作可視化等都是簡化開發(fā)過程、降低開發(fā)難度的好方法。而Unity打造的VR/AR場景開發(fā)工具INTERACT就是這樣一款產(chǎn)品，它實現(xiàn)了在虛擬空間進行拖拽式設(shè)計和無代碼開發(fā)，讓不懂開發(fā)的人也能輕松的設(shè)計出想要的VR/AR場景，而可視化操作更讓開發(fā)者所見即所得。這種高效簡單的VR /AR開發(fā)模式精準的擊中了當前工業(yè)企業(yè)在虛實現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)中所面臨的痛點和需求。就以往經(jīng)驗而言，做VR/AR開發(fā)的大多是IT技術(shù)出身，根本不懂復(fù)雜的工業(yè)業(yè)務(wù)流程，而工業(yè)人員又很難使用復(fù)雜的VR/AR開發(fā)工具來做虛擬現(xiàn)實場景設(shè)計，技術(shù)壁壘和行業(yè)鴻溝成為阻隔VR/AR應(yīng)用推廣的主要障礙。如今INTERACT的推出極大的簡化了這一構(gòu)成，讓VR/AR場景的開發(fā)難度大幅降低。INTERACT是一款基于Unity平臺開發(fā)的VR/AR場景設(shè)計工具。而Unity是全球應(yīng)用最廣泛的實時內(nèi)容開發(fā)平臺，Unity3D虛擬現(xiàn)實、跨平臺應(yīng)用程序開發(fā)引擎能為游戲、汽車、建筑工程、影視動畫等領(lǐng)域的開發(fā)者提供強大且易于上手的工具，用于創(chuàng)作、運營和變現(xiàn)3D、2D 、VR和AR等可視化場景。
INTERACT 可將CAD文件方便的導(dǎo)入，如Solidworks、Catia、Siemens、AutoCAD3D、Rhino3D、SketchUp等文件格式均可導(dǎo)入。除直接導(dǎo)入設(shè)計好的CAD文件，INTERACT還提供更簡單的3D建模方式，通過3D圖像掃描實物獲取點云文件再導(dǎo)入，極大縮短了3D建模時間，并降低VR/AR場景的設(shè)計難度和成本。同時，INTERACT高精度物理引擎則可以提供精確的碰撞處理以及動態(tài)效果模擬，能為復(fù)雜的VR/AR場景建模并仿真，如組裝驗證、對象操縱等。如果再結(jié)合INTERACT內(nèi)含的工業(yè)機器人和安全傳感器信息庫以及實施工況評估，技術(shù)人員就可以很容易的在VR場景中開發(fā)和創(chuàng)建的各種零部件甚至生產(chǎn)線。比如在新產(chǎn)品或產(chǎn)線投建之前，在虛擬現(xiàn)實場景中進行查看，模擬和檢驗生產(chǎn)過程，確保虛擬設(shè)計數(shù)據(jù)與工廠中的實際情況相匹配。例如，沃爾沃汽車公司就在新車生產(chǎn)之前在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中搭建生產(chǎn)線，用于模擬和檢驗生產(chǎn)流程，同時借助VR/AR工具打造的虛擬現(xiàn)實場景完成人員的操作培訓(xùn)，即增強了培訓(xùn)效果，也節(jié)省時間并降低了成本。INTERACT支持多種AR/VR頭顯、CAVE、手勢/運動識別等設(shè)備，通過簡單勾選，即可將內(nèi)容快速部署到不同的環(huán)境中。
它提供快速的場景建立向?qū)Ш烷_放的開發(fā)環(huán)境，用戶既可以通過簡單的拖拉拽將場景建立，也可以利用Unity強大的編程能力對場景進行高度定制化的開發(fā)。
同時也可以輕松的加入人的因素，進行人體工程學(xué)的分析和仿真。
筆者認為，VR/AR能在短短四年在企業(yè)迅速推廣，主要原因有三：● 其一，基于VR/AR構(gòu)建的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能幫助解決當前比較急迫的智能化轉(zhuǎn)型痛點和需求，幫助企業(yè)提質(zhì)、增效和降本。● 其二，5G、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，以及VR硬件性能的提升，為工業(yè)VR/AR進一步的廣泛、深入應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。● 其三，以Unity為代表的VR/AR內(nèi)容企業(yè)，通過技術(shù)和工具創(chuàng)新降低了VR/AR場景的開發(fā)難度，讓工業(yè)VR/AR場景的構(gòu)建更加簡單，從而加速了VR/AR技術(shù)在工業(yè)企業(yè)的應(yīng)用推廣。隨著智能制造轉(zhuǎn)型的深入，企業(yè)逐步打通從設(shè)計、采購、生產(chǎn)到銷售的全業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)，進而加速數(shù)字化到智能化的轉(zhuǎn)型，虛實融合的需求也越來越多。在這一過程中基于VR/AR構(gòu)建的工業(yè)場景也將不斷延伸，其應(yīng)用價值也不斷凸顯。
