摘 要：本文旨在以虚拟现实技术为牵引，服务机电产品先进制造领域，探讨虚拟现实技术应用于用户与机电产品的虚拟交互。虚拟制造能够大大降低机电产品在制造过程中反复修改的成本，同时更加便捷地优化、改善产品；并且突破空间限制，避免生产过程中出现一些因经验不足而发生的重大失误；提高虚拟现实技术在机电产品先进制造方面的服务效率、拓展服务内容、提升服务质量，将制造业的服务化推向新的阶段。
关键词：虚拟现实技术；机电产品；先进制造
一、背景介绍
近年来，虚拟现实技术成为了一项非常活跃的应用技术，被运用于人们生活及工作的各个领域之中。从20世纪80年代开始受到人们的关注，由此得到迅速的发展，在二十一世纪数字化信息技术时代中具有典型代表性，它将数字图像的处理、计算机图形学、计算机多媒体应用技术、传感器技术等多个数字化信息技术相互融合。工业设计近几年的大力发展促进了虚拟现实进入制造行业的趋势。“中国制造2025”的发布是对国内制造业的极大促进，将对虚拟现实技术应用于先进制造领域提供支持。
二、虚拟制造融合虚拟世界和实体世界
在社会快速发展的过程中，计算机网络与虚拟现实这类先进技术的出现及发展，使虚拟制造这一新鲜的概念与理论在20世纪90年代之时油然而生，这样全新的制造方式已经成为当今制造技术在数字时代发展中的前进方向。虚拟制造是不生产实体产品的，这种方式将产品在制造过程中的实体和活動进行数字模型化，从而构造出一个虚拟的世界，在这个虚拟世界中展开产品制造中的一切活动，形成从虚拟设计、改善到虚拟产品制造的一整套虚拟制造过程。
实体世界中的想法和需求都能够通过工业软件在虚拟世界中得以体现，在虚拟世界中进行的任何调整都会在产品制造时反映在实体产品中，因此，可以形成虚实结合、动态交互的高度智能化制造方式。虚拟世界和实体世界的不同，在随着数字化的社会到来的过程中开始发生联系，可以发现虚拟世界和实体世界在制造行业中也呈现出慢慢相互“融合”的状态。例如虚拟现实技术在机电产品先进制造中的应用，在产品设计阶段，应用虚拟现实技术实现机电产品外观的选型以及用户测试，可以大大降低反复修改的成本和人力投入。虚拟现实技术的产生带来的益处使得虚拟制造得以迅速发展，也减小了在实体世界中机电产品制造的复杂性和不确定性。
在快速变化的市场需求下，传统的制造技术势必会面对严峻的挑战。虚拟制造是运用计算机仿真技术在产品的设计阶段或实体产品制造形成之前进行数字化的模拟，制造出数字化的虚拟产品，在同行业之间、跨行业之间的互相融合交流以及互相竞争情况之下，企业面对产品和服务需求越来越多元化的快速变化，可以提前了解、满足不同顾客的想法和需求，优化产品，减少成本，增加研发设计和产品服务过程中的不确定性。因此，虚拟现实将成为技术牵引，服务未来的机电产品制造领域，将虚拟世界和实体世界更加密切地相互融合。
三、虚拟现实技术在机电产品制造中的应用
虚拟现实技术能够快速、高质量、低成本地对产品进行多次整体优化、循环设计，使机电产品在利用率方面有所提高，进行机电产品外观方案的评估与确定，改善制造业培训员工时出现的种种问题，例如员工使用机电产品所发生的误操作，以及节省机位等。
首先，在机电产品设计阶段，运用虚拟现实技术实时发布的功能，可以细化各项工作的可实现程度，外观把控，颜色调试等功能。运用虚拟现实技术提前将制造业机电产品进行改良，如对产品的外观、结构、颜色等进行预先改造，从而减轻制造商的压力，能够先确定好外观之后再进行实体的产品制造，较大限度上缩短了产品制造的时间，也降低了反复修改的成本和人力投入。
其次，在机电产品投入使用阶段，运用虚拟现实技术沉浸式体验的特点，进行员工虚拟仿真操作和培训，结合虚拟现实技术将现实操作融入其中，使员工在第一时间了解和熟悉机电产品的运用。机电产品制造业中，因新员工技术不娴熟，运用机电产品时，可能损耗材料以及降低机电产品的利用率，针对此方面的问题，虚拟现实技术能够使员工更直观、清晰地了解机电产品的功能和使用，消除传统制造中员工无法直观了解机电产品的缺陷，避免在生产过程中一些由于没有前期经验而导致的错误的出现，发生重大失误，造成不同程度的损失。并且，在机电产品制作中应用虚拟现实技术，突破了空间的限制，一定程度上方便了机电产品的使用，同时也节省机位，提高生产效率。
此外，在机电产品宣传推广阶段，应用虚拟现实技术对客户进行产品仿真演示，比传统二维和动态演示效果更理想，能够促进销售，还原机电产品在工作场景中的运用，提高了虚拟现实技术在机电产品先进制造方面的服务效率、拓宽了其服务的内容，并且提升了服务的质量，使机电制造业滋生新的服务行为。将虚拟现实技术应用引入机电产品先进制造业中，更加符合当今社会发展的速度与需求。同时，3D虚拟技术大大减少了传统制造所产生的二次成本。应用虚拟现实技术将已建立的机电产品模型和操作场景进行三维发布，模拟一个虚拟操作空间，可供用户与机电产品之间进行虚拟交互。基于用户研究基础之上，通过探讨了解客户需求，通过发布平台更改用户所需产品外观，以及具体的操作界面和操作形式的设计，来满足客户的需求。
虚拟现实技术在机电产品先进制造中的应用不同于传统制造，在生产制造过程中人员、机器与产品之间的信息交流以虚拟制造中的工业软件为载体，全过程数字化的数据采集、传输与分析比传统制造更加丰富且准确，更具制造资源配置的效率，能够对物质和资金实现高效利用。虚拟现实技术通过工业软件的数字模拟完成大量原本需要人员参与的复杂性工作，解放人员去完成更加高级和更具创造性的工作内容，也提高了人员的工作效率。在信息化的背景之下，当感知与数据的相关联系更为密切，数据成为了一种新的资源，决定了未来企业的核心竞争力，由虚拟现实技术引领的数据化产品先进制造方式将获得发展。
四、结语
综上所述，虚拟制造能够大大降低机电产品在制造过程中反复修改的成本，同时更加便捷地优化、改善产品；并且突破空间限制，避免生产过程中出现一些因经验不足而发生重大失误；提高虚拟现实技术在机电产品先进制造方面的服务效率、拓展服务内容、提升服务质量，将制造业的服务化推向新的阶段。虚拟制造是由许多先进科学和知识体系集成的先进技术，促进机电产品制造技术的发展，使虚拟现实技术得以应用于机电产品先进制造领域之中。虚拟现实技术在机电产品先进制造业中，从概念设计、评估修改、生产制造加工到装配产出都有着广泛的应用。总之，虚拟现实技术正在从根本上改变传统机械设计和传统制造领域中设计、修改、评估、规模生产的制造模式。虚拟现实技术在机电产品的先进制造业中具有广泛的应用前景，必将成为最具影响力的制造技术之一。
参考文献：
[1]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学，2009.
[2]魏安顺等.虚拟现实技术及其在制造业的应用，2004.endprint
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