虚拟现实技术在智能制造中的应用

1背景

1.1我国传统制造业的现状

我国制造业的特色大而不强，其中存在着诸多问题，例如：①传统制造业的自主创新能力不强，没有自主的核心技术，关键技术对外依存度高；②部分产品质量问题突出；③制造业资源利用效率低；④产业结构不合理，战略性新兴产业弱，传统产业急于升级换代，服务型制造业刚刚起步，产业集聚和集群发展水平低，制造业总体处于世界制造产业链的中低端。

1.2智能制造已成为国家战略

制造业是我国国民经济的主体，更是今后我国经济“创新驱动、转型升级”的主战场。没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛。打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路[1]。

2智能制造技术的发展现状

制造业是国民经济的主体，打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。中国制造业PMI在过去五年内在荣枯分水线左右，反映了我国制造业发展放缓，进入新常态，需要通过产业升级，打破僵局。

工业生产中的智能制造技术，是指在实际生产的过程中，利用电脑模拟人脑，借助电脑强大的计算功能来预测生产过程中可能出现的各种问题和风险，自行判断生产的各个环节，从而实现生产的高度智能化，对整个生产过程形成极其精准的控制[2]。相比于传统的人工控制生产过程，机器比人脑的存储空间更大，能够综合生产过程中的各种有效信息，达到人工所无法实现的精度水准，犯错误的概率更低，且基本不需要休息，因而最终的成本也更低。由这种技术生产出来的各类产品，合格率更高，各种性能和质量也有一个比较统一的标准，竞争力也就变得更强大。

今天的智能制造技术，在工业领域有了更广阔的应用前景，比如在一些工资水平较高的地区，可以实现无人作业，有效降低企业成本。再比如对于一些高精尖零件的生产，熟练工人的培养是有难度的，而使用此项技术，则可以让机器进行稳定的操控，降低失误率，完成高水平的生产要求。此外，工业生产中或多或少会有一些高危的生产环节，用此项技术将工人换下来，可以最大限度地降低风险，实现安全生产。

3基于VR的智能制造

3.1VR的原理

虚拟现实技术（英文名称：VirtualReality，缩写为VR），是一种利用计算机系统模拟现实世界环境并使用户身临其境的全新实用技术，涉及多个领域，并应用广泛。虚拟现实、增强现实作为推动制造业数字化转型的主要技术之一，在专业人才培训方面已经得到推广，《中国虚拟现实应用状况白皮书（2018）》中指出：“通过所见即所得的沉浸感极大地提高了人员的培训效率，成为当前虚拟现实在工业生产中应用数量最多的方式”。

虚拟现实系统不仅可以展示外观的状态，还可以演示一些复杂的、抽象的、不宜直接观察的内部结构和现象，更能全方位、多角度地认识作业的核心内容，真正做到操作与知识相结合的演示标准。

3.2VR技术在智能制造中发展的必要性

虚拟现实作为推动制造业智能化数字化转型的主要技术之一，在专业人才培训方面已经得到广泛推广，《中国虚拟现实应用状况白皮书（2018）》中指出：“通过所见即所得的沉浸感极大地提高了人员的培训效率，成为当前虚拟现实在工业生产中应用数量最多的方式”。

虚拟现实系统不仅可以展示外观的状态，还可以演示一些复杂的、抽象的、不宜直接观察的内部结构和现象，在专业人才培训方面让学员全方位、多角度地认识作业的核心内容，真正做到操作与知识相结合的培训标准。

4VR技术在智能制造中的运用

4.1在模拟驾驶方面的运用

大型机械装备价格昂贵，操作过程不易掌握，某些设备操作过程具有危险性，现有培训过程大多数在真实设备上进行，具有一定风险性且成本较高。采用虚拟现实技术开发专业汽车模拟驾驶器，可以建立逼真的驾车虚拟环境，仿真操作过程做出实时的响应，并在虚拟环境中同步指导工人操作。通过仿真实训获得基本操作技能和接近真实的操作环境体验，从而降低真实机械设备操作实训时间，提高培训效果。

4.2在车辆虚拟维修中的运用

传统的汽车维修就技术重点在于寻找故障，分析成因拆散相关零件，对有问题的零件进行维修。而VR技术的引入营造了包括故障分析、零部件拆解、维修与重组的仿真维修环境，使得车辆维修与数据管理同步进行，构建人机交互板块，模拟样机进行实际维修，智能化生成车辆故障，使得维修过程准确简便。

4.3在航空发动机装配中的应用

在传统航空发动机装配中，人工的刚性定位占主要部

虚拟现实技术在智能制造中的应用

宋文盛

（上海智能制造功能平台有限公司，上海201306）

摘要:主要分析我国目前制造业的现状，然后以智能制造为背景说明VR技术发挥的作用,以此说明将虚拟成像技术运用于智能制造的重要性。

关键词:VR；智能制造；应用

Internal Combustion Engine&Parts

0引言

科技的进步带动了国民经济的大跨步发展，随着国民经济水平的提高，汽车的普及率越来越高，汽车技术也在不断提高，各种高科技产品不断涌现，这都对汽车的维修教学工作提出更多的要求，要想培养出优秀的维修人才，高职院校在教学中要更注重教学计划的设定，教学方式的改进。仿真技术在汽车维修教学中的应用具有诸多优点，仿真技术的引入不仅降低了教学成本，也能有效的提升教学效果，改善教学理念。笔者通过对汽车维修教学中仿真技术的应用分析，较为清楚的介绍了这种技术的优缺点，对仿真技术的大范围引进有着一定的参考意义。

1仿真技术的应用前景

仿真技术是以计算机模拟真实环境的模式，类似于3D游戏的运行，使学生在虚拟的环境中获得切身的感受。将汽车部件的组成，分解和拆卸，零件检查，装配和调整等紧密结合的。这样，不仅可以提高学生的学习乐趣，显著提升教学质量，而且可以促进他们熟悉掌握实际操作的方法和关键环节。

仿真技术可以实时、动态地显示汽车的三维结构，包括总部部件，整车部件及其部件的拆卸及组装，部件的调整和维护，分解及装配等。和其他动态和三维表现形式，这是模拟技术的优势，除了实际训练技术外，其他技术不具备的特点。因此，仿真技术在汽车维修教学领域有着无可比拟的技术优势，其具有十分广阔的应用前景。

2仿真技术在汽车维修教学的应用

2.1使理论教学更加直观易懂

前面我们提到，科技的发展使得更多的新技术新产品运用于汽车的制造中，这些新技术的应用使得汽车的性能得以提升，当然，也让汽车的结构更加复杂，增加了维修人员的维修难度。但是，现实情况下，汽车因为各种零部件老化、磨损等原因出现故障的案例又频频增加，因此，更为准确的找到汽车出现故障的原因是汽车维修的一项重点内容[1]。学习汽车维修，也要把握好一些理论知识，比如自动化原理、计算机技术和通信技术相关的理论知识，学生在学习这些理论知识的时候通常表示比较困难，但是这些知识对教学目标的完成，学生技能的提升又尤为重要。计算机仿真技术在实际教学过程中，可以完美的时间理论与实践的结合，让学生的理论学习的过程不那么枯燥，大大提升了学生的学习积极性与学习效果。

2.2保证了实践训练的安全性

传统的实践教学，需要学生实际动手进行汽车零部件的拆除与重新安装，在这个过程中，由于学生自身对这些东西的接触较少，经验有限，经常会因为操作不当或者其他的一些问题，对学生自身的安全带来一些隐患。仿真技

仿真技术在汽车维修教学中的应用探讨

侯吉光

（吉林省经济管理干部学院，长春130012）

摘要:当前，我国计算机技术发展迅速，随着计算机技术的快速发展，计算机仿真在各行各业的应用也逐渐增多。高职院校的汽车维修教学注重的是学生实践能力的培养，教学目标要以切实提高学生的实际维修技能为中心。现阶段，计算机仿真技术在汽车维修教学中的应用取得了非常好的效果。本文就仿真技术在汽车维修教学中的应用及途径进行了分析讨论，总结了计算机仿真技术在高职院校汽修专业的应用的独特优势。

关键词:仿真技术；汽车维修；教学；应用

分，但由于发动机零部件种类繁多，装配精度要求高，难度大，且不同型号的发动机需要不同的装配工艺，造成发动机的生产周期长，制造成本高。现有的人工装配难以满足现代航空发动机的生产需求[3]。随着虚拟现实技术的不断成熟，利用虚拟现实技术对发动机三维模型的虚拟装配，提高人工对发动机装配的熟练度，大大减少发动机装配过程中人为失误，以实现产品可装配性和经济性。

4.4在模拟实际生产培训中的运用

根据智能生产线的操作要求，要求学员了解各类机械设备的操作过程，并能够在实际生产过程中正确并熟练使用各类机械设备。通过虚拟仿真、增强现实等方式构造一个虚实融合的环境，通过虚拟对象指导操作工人对设备的操作方式、操作流程，使操作工人能够快速、准备掌握设备在各种现场环境中的实际操作方式，并能掌握一定的故障检测与排除技能。

在高端及高危制造行业（如飞机制造，矿山挖掘，港口吊装等）中，大型机械装备价格昂贵，操作过程不易掌握，某些设备操作过程具有危险性，现有培训过程大多数在真实设备上进行，具有一定风险性且培训成本较高。虚拟现实技术将会模拟与真实环境高度相似的仿真操作环境，对仿真操作过程做出实时的响应，并在虚拟环境中同步指导工人操作。通过仿真实训获得基本操作技能和接近真实的操作环境体验，在降低真实机械设备操作危险的同时能够节省实训时间，降低培训成本，提高培训效果。

参考文献:

[1]惠利.新时代背景下我国装备制造业发展对策研究[J].西部论坛，2018，28（5）：50-61.

[2]李远景，薛鹏.中国高端装备制造业的结构特征和瓶颈突破[J].经济师，2018.

[3]周津诚.中国装备制造业发展的金融支持研究[J].现代交际，2018，487（17）：69-70.