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制造业中的虚拟现实技术：关键考量因素有哪些？
关于利用虚拟现实（VR）模拟为制造流程构建实时沉浸式工作流程的一些心得
虚拟现实（VR）正在重塑制造业的格局，为设计、原型开发和流程优化提供强大的工具。随着越来越多的企业采用这一技术，VR带来的优势——包括更快的开发周期、更强的协作能力以及更低的成本——愈发显著。不过，要成功推行VR战略，还需要谨慎规划。从选型硬件与软件，到协调团队与流程，本文将揭示确保VR投资价值最大化的关键要素。
为什么制造业需要虚拟现实技术？
VR技术正在彻底改变企业设计、原型开发及流程的方式。其核心优势是能实时可视化与交互3D模型，让工程师在早期发现设计缺陷，从而减少对昂贵的实物原型的依赖。它还提升了远程协作能力，让各地团队能通过虚拟环境进行产品审查与流程演练。
此外，虚拟现实（VR）还能通过将员工置于逼真且安全的环境中，提升培训效果，使团队成员在进入生产车间之前就能练习装配、维护或操作任务。最终，VR 通过提供更直观、沉浸式的产品与流程开发方式，加快了决策速度，降低了开发成本，并促进了创新。
VR如何助力制造业？
虚拟现实正在彻底改变制造商从产品设计到组装和维护的每个生产阶段的方式。通过创建沉浸式、真实规模的环境，VR允许工程师在构建单个物理原型之前对流程进行虚拟测试和改进。VR可用于验证制造业的关键方面，包括：
产品集成
你怎么知道你的产品在组装、维护/维修和操作方面没有设计缺陷呢？
虚拟现实通过允许产品工程团队在流程的早期验证集成策略来加快产品开发。通过数字化评估包装、间隙、空间要求和机构设计，工程师可以预测和解决装配、维护和维修操作的潜在问题。
真实的物理模拟可以实时检查接线、布线和软管，识别和防止可能导致操作过程中干扰、碰撞或磨损的缠结、捆绑或挤压等问题。
装配流程
如何尽早评估不同的装配场景，以加快开始生产？
提前且安全地规划装配操作，无需等待实体样机。高效的虚拟现实软件通过逼真的物理效果融入虚拟世界，使领先的原始设备制造商（OEM）及其供应商能够自信地提前验证工装。他们能够预测装配线和工作单元的布局，从而优化制造设施，确保按时完成投产和产能提升阶段的时间节点。
VR的第一手经验可以让您在组装或构建过程中评估操作员的可见性、可达性和可访问性。当与代表您选择的人体测量的数字人体模型（DHM或人体模型）结合使用时，您将能够分析您的人体工程学经验，以确保在生产之前安全高效的装配过程。
维护过程
在产品制造之前，产品服务工程师如何现实地评估他们的维护过程？他们什么时候才能发现，按照设计进行手术是否困难或危险？
使用虚拟现实技术使原始设备制造商能够在产品发布之前评估和验证维护程序和所需工具，同时纠正问题的成本更低。所获得的沉浸式、实时、真实的体验有助于制造商尽早将人机交互整合到他们的流程定义中，以实现最大的流程效率。
对于提供现场维修的维护、维修和大修（MRO）公司或原始设备制造商来说，虚拟现实有助于在考虑当地限制的情况下准备维护干预措施，帮助他们定义安全高效的临时流程。
但在你开始做上述任何事情之前…
在实施VR战略之前，团队需要考虑什么？
在企业规模上推出VR战略时，并不像戴上耳机、抓住控制器然后离开那么简单。由于实施最终将涉及多个利益相关者，因此需要来自整个业务的多个不同领域。
以下是一些需要考虑的有用事项：
有明确的目标和用户案例
- 确定采用VR的具体目标，例如改进设计验证、优化产品开发或减少物理原型。
- 确定VR将提供最大价值的实际用例，无论是用于虚拟装配试验、维护模拟还是协同设计审查。
如果不正确地概述这些，你将很难创建一个可扩展和可持续的战略。一旦确定上述事项，您将能够清楚地解决下面列出的其他考虑因素…
成本和ROI评估
- 进行彻底的成本效益分析，了解VR实施的初始投资和持续成本，包括硬件、软件和培训。
- 通过跟踪设计精度、产品质量、上市时间缩短以及减少物理原型设计带来的成本节约（不仅是金钱上的，还包括人员、准备、零件订单和相关迭代方面的运营）来衡量投资回报率（ROI）。
试点测试和可扩展性
- 从一个为期3到6个月的试点项目开始，测试VR在特定用例和环境中的可行性，收集用户的反馈，以确定在扩展计划之前运行这样一个项目的真正价值证明。
- 规划可扩展性，确保随着采用率的增长，VR解决方案可以扩展到其他部门或地区。
VR将如何与您现有的系统集成
- 确保VR解决方案与您现有的CAD、PLM和ERP系统无缝集成，以避免数据孤岛。
- 与其他数字工具和工作流程的兼容性对于提高效率至关重要，特别是在处理大型设计模型或实时仿真时。
用户培训和采用
- 计划用户培训，帮助不同角色的员工——工程师、设计师和操作员——适应VR技术。
- 识别用户采用方面的潜在挑战，特别是对于不懂技术的员工，并提供量身定制的支持和教育计划。
硬件和软件要求
- 根据您组织的特定需求（例如沉浸式培训或设计验证），投资适当的VR硬件，如耳机、运动跟踪传感器和触觉反馈设备。
- 评估VR软件的可扩展性和性能，确保其能够处理复杂的3D数据模型和实时交互。
协作和远程工作能力
- 考虑VR如何促进协作工作，特别是在全球或分布式团队中，使多个用户能够同时与虚拟模型交互。
- 利用VR进行远程问题解决、设计审查或故障排除，而不需要面对面会议。
用户安全和人体工程学
- 确保在设计VR环境时考虑到用户安全，避免可能导致不适的迷失方向的体验或长时间暴露。
- 实施人体工程学的最佳实践，以最大限度地减少用户在长时间VR会话中的压力，这对培训或操作模拟至关重要。
数据安全和IP保护
- 保护VR环境中的敏感数据和知识产权，特别是在共享虚拟模型或跨多个地点或组织协作时。
- 确保VR平台具有强大的安全功能，如加密和访问控制，以防止未经授权访问设计文件。
通过解决这些问题，组织可以成功实施可扩展的VR战略，提高生产力、协作和创新。
未来展望：2025年虚拟现实与制造业
展望2025年，虚拟现实技术在制造业的应用有望取得重大进展，并将继续弥合数字环境和物理环境之间的差距。新兴趋势包括人工智能与VR的集成，实现预测性维护和智能流程优化。
触觉反馈系统有望彻底改变虚拟原型，使设计师和工程师能够以前所未有的真实感来感受和操纵数字模型。这一发展将进一步减少对物理原型的需求。
此外，随着可持续性和效率变得越来越重要，VR将支持行业减少材料浪费、最大限度地减少错误和加快上市时间的努力
5G网络的兴起将促进全球团队在VR环境中的实时协作，加速设计迭代和问题解决。此外，VR驱动的数字双胞胎将变得更加复杂，为远程监控和控制工厂运营提供了一种有效的方法。
这些创新有望改变制造流程，提高生产率，促进产品开发创新，创造更智能、适应性更强的生产生态系统。
用IC. IDO在虚拟现实中制造你的未来
IC. IDO是虚拟现实软件平台，通过实现协作虚拟工作流程，彻底改变了产品开发和流程优化。
通过让团队沉浸在高保真、全尺寸的虚拟模型中，IC. IDO使企业能够在物理生产环境可用之前很久就体验未来的产品、评估集成并优化以人为本的流程。
这种积极主动的方法有助于在开发过程的早期发现潜在问题，此时设计更改仍然可以在不产生巨大成本或延误的情况下进行，从而确保更高效和有效的产品设计。
欲了解更多产品信息，请前往 IC.IDO 网页.
Author
Katharine Edmonds
Content Marketing Specialist
Katharine Edmonds is a Content Marketing Specialist at ESI Group, and has spent the past 9 years working in marketing and communications for SaaS providers in the engineering and manufacturing industries. Katharine leans on her knowledge and experience of CAD, PLM and eXtended Reality (XR) technologies to create engaging and informative content that champions the benefits of virtual prototyping, and bridges the gap between complex technical subjects and a broader audience.