摘"要：裝備制造行業(yè)在整個制造業(yè)中扮演著重要角色，也是推動社會發(fā)展、提升經(jīng)濟水平的重要產(chǎn)業(yè)之一。與此同時，伴隨著信息數(shù)字技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能制造技術(shù)等的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)能夠為裝備制造行業(yè)的發(fā)展提供新的思路與方法，通過更多先進技術(shù)以及思想觀念的應(yīng)用，裝備制造行業(yè)得到了發(fā)展。本文以虛擬仿真技術(shù)為例，分析虛擬仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)中的應(yīng)用，通過對虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用原理、虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及其應(yīng)用優(yōu)勢的分析，重點論述虛擬仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)的應(yīng)用以及虛擬仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)應(yīng)用的建議，以更好地發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，促進裝備制造行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；原理；裝備制造行業(yè)；應(yīng)用措施

裝備制造行業(yè)作為我國工業(yè)的基礎(chǔ)以及重要支柱，在推動社會發(fā)展、提升國民經(jīng)濟水平以及解決就業(yè)等方面均發(fā)揮著重要作用。所謂裝備制造行業(yè)指的是從事各類機器設(shè)備、工具、儀器等生產(chǎn)制造的行業(yè)，生產(chǎn)制造的不同機械、工具、儀器等可在較多領(lǐng)域得到應(yīng)用，比如交通、航天、通信、航空、冶金、化工、造船等［1］。新時期，隨著裝備制造行業(yè)的持續(xù)發(fā)展以及各類新思想、新技術(shù)的融入，使得裝備制造行業(yè)朝著智能化、服務(wù)化以及綠色化方面發(fā)展，要求不同裝備制造行業(yè)結(jié)合自身情況，重視新技術(shù)的應(yīng)用，以創(chuàng)新工作模式，優(yōu)化工作流程，其中虛擬現(xiàn)實技術(shù)是重要的技術(shù)之一，在裝備制造行業(yè)發(fā)展方面有著重要應(yīng)用。本文結(jié)合已有文獻報道，并根據(jù)本人的工作經(jīng)歷，對虛擬仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)應(yīng)用的有關(guān)問題予以分析。

1"虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用原理分析

虛擬仿真技術(shù)指的是充分利用計算機的優(yōu)勢，通過虛擬軟件的配合形成不同的模擬環(huán)境，依靠多種技術(shù)的綜合應(yīng)用。用戶可根據(jù)自身的需求不同深層次地完成與模擬環(huán)境的信息交互，讓用戶在模擬的環(huán)境中有真實的感受與體驗。當前虛擬仿真技術(shù)在諸多領(lǐng)域均有應(yīng)用，并顯示出了重要的應(yīng)用優(yōu)勢。

從虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用原理方面分析，主要包括以下幾點：（1）充分利用計算機強大的處理能力，通過圖形處理技術(shù)結(jié)合實際需求可構(gòu)建與之相符的三維場景、實體模型等，從視覺角度為不同用戶提供真實的環(huán)境條件。（2）傳感器技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)在應(yīng)用期間需要通過手柄、頭盔等相關(guān)設(shè)備，并借助設(shè)備中的傳感器獲取用戶在參與虛擬仿真過程中的表現(xiàn)，包括位置、動作、表情、語言等，多角度地評價用戶在虛擬環(huán)境中的模擬情況以及所做出的反應(yīng)。（3）為了提升虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用效果，保證模擬同現(xiàn)實世界一致，需要遵循自然規(guī)律，保證在虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用期間，讓虛擬環(huán)境下的物體運動符合實際情況［2］。（4）為了更好地在應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用之后解決問題，需要運用人機交互技術(shù)，符合人機交互的實際情況。不同用戶能更好地參與虛擬環(huán)境，完成虛擬環(huán)境中真實的信息反饋。（5）需要多種現(xiàn)代技術(shù)的配合使用，除了上文提及的計算機圖形學(xué)外，還需要運用信息技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、測量技術(shù)、軟件工程、視覺生理學(xué)、模擬技術(shù)、視覺心理學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)等。在使用過程中，需要結(jié)合實際虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域靈活地使用各種技術(shù)。

2"虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其應(yīng)用優(yōu)勢

2.1"虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

當前虛擬仿真技術(shù)在多個領(lǐng)域均有應(yīng)用，并顯示出了較好的應(yīng)用價值。比如，在高校教育領(lǐng)域可使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，幫助學(xué)生提高實踐技能，加深對理論知識的理解。此外，在醫(yī)療領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、休閑娛樂領(lǐng)域等均有虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用。在此主要分析虛擬仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

新時期，裝備制造行業(yè)在發(fā)展過程中所需要的人工成本日益增加，同時項目前期規(guī)劃、研發(fā)以及設(shè)計等所需周期較長。此外，裝備制造行業(yè)在工作期間還需要考慮不同設(shè)備之間的協(xié)作等，使得常規(guī)裝備制造行業(yè)的研發(fā)設(shè)計難度較大。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，在裝備制造行業(yè)通過靈活使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠在不同的環(huán)境下完成各種裝備的模擬分析。比如在裝備產(chǎn)品設(shè)計與研發(fā)過程中，通過創(chuàng)建虛擬模型，在相應(yīng)的虛擬環(huán)境中不僅完成產(chǎn)品的外觀設(shè)計、性能測試、結(jié)構(gòu)分析，還能在模擬環(huán)境中完成多種方案的比選，相對于常規(guī)處理方法，可有效地減少成本，并且縮短裝備制造產(chǎn)品的開發(fā)周期［3］。不僅如此，在裝備制造行業(yè)生產(chǎn)過程優(yōu)化處理、設(shè)備維護與故障診斷等方面均可靈活使用虛擬仿真技術(shù)，在虛擬仿真模擬過程中對生產(chǎn)工藝、設(shè)備配置、生產(chǎn)布局等予以優(yōu)化；通過對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的模擬分析，盡早發(fā)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備在運行期間的故障隱患，可以有計劃地完成設(shè)備檢修等，減少設(shè)備故障率。從整體應(yīng)用方面分析，當前虛擬仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)中的應(yīng)用深度不足，應(yīng)用范圍較少，僅限于一些基礎(chǔ)內(nèi)容方面的應(yīng)用。

2.2"虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

現(xiàn)階段仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)已經(jīng)得到應(yīng)用，并在應(yīng)用過程中顯示出了應(yīng)用優(yōu)勢。（1）將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計評審期間，可動態(tài)且多角度地展示裝備制造產(chǎn)品的設(shè)計方案、設(shè)計理念以及產(chǎn)品信息等，讓客戶更直觀、清晰地了解整個設(shè)計思路與理念，保證了評審過程的科學(xué)性。（2）將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到運維巡檢方面，企業(yè)能夠通過虛擬仿真技術(shù)的全景視頻，實現(xiàn)對生產(chǎn)線現(xiàn)場設(shè)備不同方位、不同角度的巡檢，及時地了解不同設(shè)備的運行狀況，更好地指導(dǎo)不同設(shè)備的運維管理。（3）將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到遠程協(xié)作方面，通過虛擬仿真技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)遠程管控，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)等，根據(jù)實時監(jiān)控的相關(guān)數(shù)據(jù)，在發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)后及時采取措施并予以處理，減少相關(guān)故障可能對設(shè)備造成的更大影響。（4）虛擬仿真技術(shù)能夠用于不同專業(yè)技能人才的培養(yǎng)，根據(jù)裝備制造業(yè)的工作需要，運用虛擬仿真技術(shù)為不同工作人員提供在線教育平臺，融入不同教學(xué)資源，讓員工在互動體驗中提升技能，掌握不同機械的規(guī)范操作要求、機械故障的應(yīng)急處理等?？傊摂M仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用期間存在諸多優(yōu)勢，需要靈活地應(yīng)用相關(guān)優(yōu)勢，以保證虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用價值［4］。

3"虛擬仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)的應(yīng)用

近年來，世界范圍內(nèi)的裝備制造行業(yè)取得了重大發(fā)展，比如，2013年，德國的“工業(yè)4.0”計劃等推動了智能制造產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)的升級與發(fā)展。我國在2015年發(fā)布《中國制造2025》文件，強調(diào)制造業(yè)發(fā)展的主攻方向是推進智能制造，并構(gòu)建以智能制造為重點的新型制造體系。在新時期裝備制造行業(yè)發(fā)展過程中應(yīng)認識到虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用的重要性，并在不同方面融入虛擬仿真技術(shù)。

3.1"在產(chǎn)品設(shè)計與產(chǎn)品研發(fā)方面的應(yīng)用

裝備制造行業(yè)發(fā)展中需要完成較多產(chǎn)品的設(shè)計與研發(fā)，通過合理使用虛擬仿真技術(shù)，能夠在產(chǎn)品設(shè)計與產(chǎn)品研發(fā)過程中提高設(shè)計質(zhì)量，降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期，提升裝備制造行業(yè)產(chǎn)品設(shè)計與研發(fā)的經(jīng)濟性。比如通過虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建符合裝備制造行業(yè)要求的虛擬環(huán)境，并在該環(huán)境中完成裝備的設(shè)計，包括其外觀、結(jié)構(gòu)、功能等。不同方案能夠在虛擬仿真環(huán)境中完成模擬，并在模擬中找出不同方案的優(yōu)缺點，也能在仿真模擬中發(fā)現(xiàn)部分裝備存在的問題，包括零部件的互相影響、結(jié)構(gòu)的不合理等，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題及時完成優(yōu)化設(shè)計，保證裝備產(chǎn)品設(shè)計以及研發(fā)的科學(xué)性、合理性，提高產(chǎn)品的設(shè)計與研發(fā)質(zhì)量。

裝備設(shè)計與研發(fā)期間，通過虛擬仿真技術(shù)代替原有的物理樣機完成設(shè)計方案的測試、驗證與分析，整個設(shè)計方案驗證期間不再需要物理樣機，而且試驗次數(shù)較多的情況下也不會增加研發(fā)成本，讓整個裝備設(shè)計與研發(fā)階段的成本投入更少。通過虛擬仿真技術(shù)用于裝備設(shè)計方案的應(yīng)用模擬，整個過程更加簡單，所需要的時間也較少，可縮短研發(fā)周期，保證優(yōu)化設(shè)計后的相關(guān)裝備能夠通過測試并完成實際生產(chǎn)制造。

3.2"在生產(chǎn)制造中的應(yīng)用

將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到裝備制造業(yè)的生產(chǎn)制造期間，能夠在模擬仿真期間分析出資源分配情況，結(jié)合具體情況完成資源優(yōu)化配置，更好地發(fā)揮人力、物力、財力的作用。利用虛擬仿真技術(shù)分析從不同角度對比不同生產(chǎn)方案的生產(chǎn)效率，指導(dǎo)實際生產(chǎn)制造流程的優(yōu)化，促進裝備制造業(yè)的生產(chǎn)制造效率。裝備生產(chǎn)制造中會涉及較多的參數(shù)，通過虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，分析不同工藝參數(shù)調(diào)整或者采取不同工藝方法對裝備生產(chǎn)制造質(zhì)量的影響，從而在兼顧質(zhì)量、生產(chǎn)效率、資源節(jié)約的情況下確定出不同裝備生產(chǎn)制造最佳的工藝參數(shù)以及生產(chǎn)工藝模式。比如通過虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，在金屬加工過程中，根據(jù)金屬在整個裝備中的位置與作用，靈活地選擇切削、焊接、鑄造等工藝，通過生產(chǎn)工藝參數(shù)的調(diào)整，實現(xiàn)對原有生產(chǎn)工藝的優(yōu)化與創(chuàng)新［5］。

裝備生產(chǎn)制造完成后還需要完成不同設(shè)備的調(diào)試與維護，設(shè)備安裝和調(diào)試是一個復(fù)雜的過程，需要在調(diào)試中盡早發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題。通過使用虛擬仿真技術(shù)就可以完成安裝與調(diào)試的模擬，并盡早地發(fā)現(xiàn)問題。只有結(jié)合發(fā)現(xiàn)的問題，確定出最佳的裝備安裝順序，并提前解決在調(diào)試中可能出現(xiàn)的問題，實現(xiàn)裝備安裝一次到位、一次性調(diào)試成功等，設(shè)備才能夠在后續(xù)更可靠、安全地運行。

3.3"在裝備制造行業(yè)人才培養(yǎng)中的應(yīng)用

人員培訓(xùn)與教育對裝備制造行業(yè)的發(fā)展有著重要影響。理論知識豐富、實踐能力較強的人員能夠在裝備制造行業(yè)發(fā)展中更好地發(fā)揮作用，提升工作效率，創(chuàng)新裝備設(shè)計與研發(fā)思路等。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到裝備制造行業(yè)人才培養(yǎng)中，能夠創(chuàng)建與實際生產(chǎn)環(huán)境相同的作業(yè)場所，引導(dǎo)操作人員在虛擬環(huán)境中完成各項操作，在持續(xù)性練習(xí)期間，幫助工作人員掌握不同設(shè)備的規(guī)范操作流程、操作注意事項、設(shè)備控制方法等，持續(xù)提高操作人員的技能。裝備制造行業(yè)在相關(guān)設(shè)備操作過程中具有潛在風(fēng)險，部分人員的安全意識差，可能存在不規(guī)范操作的問題，通過運用虛擬仿真技術(shù)，讓員工在虛擬環(huán)境中真實感受違規(guī)操作所引發(fā)的事故以及引起的嚴重后果等，驗證不同應(yīng)急處理方法的效果，從而幫助員工掌握必要的應(yīng)急知識，在實際生產(chǎn)制造過程中運用知識與技能去應(yīng)對潛在風(fēng)險，降低裝備制造行業(yè)在發(fā)展過程中的安全風(fēng)險。下圖所示為虛擬仿真技術(shù)在裝配技術(shù)培訓(xùn)方面的應(yīng)用。

虛擬仿真技術(shù)在裝配技術(shù)培訓(xùn)方面的應(yīng)用圖

3.4"在裝備制造產(chǎn)品市場營銷與客戶服務(wù)中的應(yīng)用

裝備制造產(chǎn)品在研發(fā)、設(shè)計的基礎(chǔ)上還需要完成銷售，在市場營銷方面可靈活運用虛擬仿真技術(shù)將裝備產(chǎn)品的設(shè)計理念、設(shè)計細節(jié)、外觀等做好系統(tǒng)展示?？蛻裟軌蛟谔摂M仿真的環(huán)境中感受不一樣的裝備制造產(chǎn)品，加深對裝備制造產(chǎn)品的了解，明確新型裝備制造產(chǎn)品的優(yōu)勢與價值，讓裝備制造產(chǎn)品在市場上有更大的需求，進而提高相關(guān)產(chǎn)品在市場中的競爭力。裝備制造產(chǎn)品在銷售期間，相關(guān)廠家還需要與客戶做好溝通工作，在溝通期間可重視虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，明確客戶對裝備制造產(chǎn)品的看法，需要改進或者調(diào)整的區(qū)域，以更好地滿足不同客戶的個性化需求。優(yōu)化調(diào)整后的裝備制造產(chǎn)品可繼續(xù)通過虛擬仿真技術(shù)完成展示，從而達到客戶的要求，提高產(chǎn)品研發(fā)與設(shè)計的滿意率。

4"虛擬仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)應(yīng)用的建議

為了更好地在裝備制造行業(yè)中推廣應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，不同裝備制造企業(yè)應(yīng)重視虛擬仿真技術(shù)方面的研發(fā)工作，保證相關(guān)資源的投入，以及企業(yè)有應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)條件與能力，并持續(xù)提升模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用效果，讓虛擬模型無限接近于真實的工作狀態(tài)。應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)過程中，應(yīng)注重與現(xiàn)代傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)、機器學(xué)習(xí)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等綜合應(yīng)用，提升虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用的智能化程度。為了推動虛擬仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)中的應(yīng)用，需要做好相應(yīng)的人才培養(yǎng)，強調(diào)裝備制造企業(yè)與高校、科研機構(gòu)的長期合作，持續(xù)、穩(wěn)定地保證專業(yè)的虛擬仿真人才的輸出，滿足企業(yè)對虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用。鑒于虛擬仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)中的應(yīng)用尚未達成統(tǒng)一，需要加強與虛擬仿真技術(shù)在裝備制造產(chǎn)業(yè)中的標準化應(yīng)用，便于在眾多企業(yè)中形成統(tǒng)一的虛擬仿真技術(shù)標準，促進不同裝備制造企業(yè)數(shù)據(jù)的共享與應(yīng)用。

結(jié)語

虛擬仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)有重要的應(yīng)用，而不同企業(yè)對虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范圍、應(yīng)用深度尚存在不足，需要不同企業(yè)持續(xù)加大投入，注重人才建設(shè)，強調(diào)虛擬仿真技術(shù)在裝備制造行業(yè)發(fā)展中的創(chuàng)新應(yīng)用。這更好地指導(dǎo)現(xiàn)代裝備制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進裝備制造業(yè)的智能化發(fā)展。

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作者簡介：王智杰（1990—"），男，漢族，廣東吳川人，本科，高級工程師，研究方向：VR虛擬仿真技術(shù)研究。