虛擬現(xiàn)實技術是重要的新興信息技術，與制造業(yè)融合發(fā)展的前景廣闊，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。

要推進制造強國戰(zhàn)略、實現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，離不開新一代信息技術的應用。虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)和發(fā)展，給制造業(yè)研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、銷售服務等全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新發(fā)展提供了新工具、新方法，也為兩化深度融合帶來了新抓手、新動力。

隨著虛擬現(xiàn)實技術與產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展，制造業(yè)虛擬現(xiàn)實技術的應用案例不斷涌現(xiàn)，以中國一拖集團有限公司(簡稱：一拖集團)為例，該公司應用本土企業(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，可實現(xiàn)360度內(nèi)部全景漫游，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，加大對這一技術的推動力度，助力制造業(yè)朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的方向轉(zhuǎn)型升級。

虛擬現(xiàn)實技術應用前景廣闊

虛擬現(xiàn)實技術可以展現(xiàn)產(chǎn)品的立體面貌，使研發(fā)人員能夠全方位構思產(chǎn)品的外形、結(jié)構、模具及零部件配件使用方案。特別是在飛機、汽車等大型裝備產(chǎn)品的研制過程中，運用虛擬現(xiàn)實技術能大幅提升對空氣動力學的把握和產(chǎn)品性能的精準性。波音公司將虛擬現(xiàn)實技術應用于777型和787型飛機的設計上，通過虛擬現(xiàn)實的投射和動作捕捉技術，完成了對飛機外型、結(jié)構、性能的設計，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，采用虛擬現(xiàn)實技術設計的波音777飛機，設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)實技術目前主要應用于精密加工和大型裝備產(chǎn)品制造領域，通過高精度設備、精密測量、精密伺服系統(tǒng)與虛擬現(xiàn)實技術的協(xié)同，能夠?qū)崿F(xiàn)細致均勻的工件材質(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)間的精準配合，從而提高裝備效率和質(zhì)量。一拖集團應用本土企業(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，可實現(xiàn)360度內(nèi)部全景漫游，既能多角度觀察每個裝配工位，又能精準跟蹤裝配工件的生產(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)實技術應用于復雜系統(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，提高服務效率、拓展服務內(nèi)容、提升服務質(zhì)量，將制造業(yè)服務化推向新的階段。例如，美國福特公司聯(lián)合克萊斯勒公司與IBM合作開發(fā)了應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，通過遠程數(shù)據(jù)傳輸，虛擬現(xiàn)實技術將幫助實現(xiàn)實時、遠程、預判性的監(jiān)測維修服務。

在復雜的、高精度的制造環(huán)境中采用虛擬現(xiàn)實技術培訓，能夠立體展現(xiàn)制造場景，幫助學員通過全方位的感知體驗，獲取高仿真的、可重復的、低風險的制造工藝學習體驗。與航空業(yè)利用虛擬現(xiàn)實技術設計模擬駕駛室訓練宇航員的經(jīng)歷相似，利用虛擬現(xiàn)實技術建立虛擬培訓基地，有利于制造業(yè)從業(yè)人員提前熟悉制造場景、提升應用技能。當前，已有許多國內(nèi)外企業(yè)運用虛擬現(xiàn)實技術開展培訓工作。例如，英國皇家裝甲公司采用虛擬現(xiàn)實技術，對14.5噸的新型車輛進行車輛訓練模擬，實現(xiàn)了對專用車型駕駛員的操作培訓。

機遇與挑戰(zhàn)并存

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

從應用實踐看，我國已在航天、航空、汽車等高端制造領域初步應用了虛擬現(xiàn)實技術。中國商飛研發(fā)出虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)，用于新型民機的預先研究評估和關鍵技術攻關;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)品設計已積累多年的經(jīng)驗，具備了應用虛擬現(xiàn)實所需的數(shù)據(jù)基礎。

從產(chǎn)業(yè)基礎看，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)實技術的應用場景豐富，空間廣大。

從政策環(huán)境看，《中國制造2025》和“互聯(lián)網(wǎng)+”行動等戰(zhàn)略的相繼出臺，以及國家剛剛提出的推動《中國制造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)實技術則是其中的重要技術支撐。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)實技術還處于發(fā)展與應用的孕育期，在制造業(yè)領域的應用經(jīng)驗尚不充足，兩者融合發(fā)展還面臨一些問題。

一是應用場景和應用路徑尚不清晰。國內(nèi)企業(yè)對虛擬現(xiàn)實技術的特征、應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)實技術的結(jié)合點尚不清晰，加之應用場景設計缺失，產(chǎn)業(yè)標準不統(tǒng)一，難以對工業(yè)技術與虛擬現(xiàn)實技術的融合應用形成明確的產(chǎn)業(yè)化引導，從而制約了應用范圍的拓展。

二是我國制造業(yè)自身發(fā)展層級不高，致使新技術應用的效率成本難以平衡。目前應用虛擬現(xiàn)實技術的企業(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計、流程仿真的屈指可數(shù)，導致企業(yè)的應用能力不足、應用意愿不強。

三是虛擬現(xiàn)實行業(yè)應用的供應鏈短板依然明顯。除了在虛擬現(xiàn)實相關主控芯片、光學器件、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)品設計、操作維修、仿真訓練等虛擬現(xiàn)實內(nèi)容和應用供應嚴重匱乏，缺乏應用開發(fā)工具和開發(fā)平臺，系統(tǒng)集成能力不強。供應鏈的短板加大了行業(yè)融合應用的成本，延緩了推廣進程。

應用虛擬現(xiàn)實技術的措施和建議

強化頂層設計，面向行業(yè)需求規(guī)劃應用路徑。結(jié)合《中國制造2025》的實施，從高端制造行業(yè)和重點環(huán)節(jié)入手，定義和構建若干典型應用場景，明確應用需求。引導制造企業(yè)從現(xiàn)有基礎和實際出發(fā)，分步、有序地推進虛擬現(xiàn)實技術在制造領域的融合應用。第一，推動虛擬現(xiàn)實技術在設計研發(fā)、檢測維護、操作培訓、營銷展示等環(huán)節(jié)的應用，提升輔助設計能力和制造服務化水平。第二，將虛擬現(xiàn)實技術應用于協(xié)同制造、遠程協(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)管理各方面的應用，實現(xiàn)企業(yè)設計、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，盡快突破行業(yè)應用技術瓶頸。聚焦制造領域典型應用，布局關鍵技術研發(fā)攻關，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，提升工業(yè)級虛擬現(xiàn)實主控芯片、微顯示器、高端傳感器供應能力，加快虛擬設計、虛擬裝配制造、虛擬檢測維修、虛擬培訓等工業(yè)軟件及工具包的開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，構筑工業(yè)大數(shù)據(jù)和虛擬現(xiàn)實相結(jié)合的智能服務云平臺，提升產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力和融合創(chuàng)新能力。

制定標準規(guī)范，開展行業(yè)應用聯(lián)合測試驗證。構建基于虛擬現(xiàn)實技術的信息物理系統(tǒng)參考模型和綜合技術標準體系，推動工業(yè)級虛擬現(xiàn)實軟硬件標準，以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設備、產(chǎn)品之間標識解析、數(shù)據(jù)交換、安全通信等標準的制定。建設虛擬現(xiàn)實應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)，設立若干基于虛擬現(xiàn)實的智能制造應用示范區(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)解決方案供應商，組織開展行業(yè)系統(tǒng)解決方案應用試點，為中小企業(yè)提供標準化、專業(yè)化的系統(tǒng)解決方案。組織成立虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)與應用推進聯(lián)盟，推廣宣傳典型示范案例，提高相關企業(yè)、產(chǎn)品和品牌影響力，進一步推動其市場化應用。