當(dāng)前，隨著計算機、傳感、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實逐漸向工業(yè)領(lǐng)域滲透應(yīng)用，為制造業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)等各環(huán)節(jié)帶來了深刻變革，進一步推動了智能工廠的發(fā)展。日前，西門子在英國一處工廠里安裝了Virtalis虛擬現(xiàn)實（VR）軟件和系統(tǒng)，用于實現(xiàn)裝配工藝的模擬和優(yōu)化、提高概念設(shè)計的效率、精簡設(shè)計單位和更加有效地進行工廠規(guī)劃，通過VR技術(shù)對產(chǎn)品進行制造前的虛擬評估，解決其在制造過程早期階段出現(xiàn)的問題。針對于此，結(jié)合當(dāng)前全球智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀，圍繞虛擬現(xiàn)實引發(fā)的智能制造領(lǐng)域變革，簡要分析如下：

    一、虛擬現(xiàn)實引發(fā)的智能制造領(lǐng)域變革現(xiàn)狀

    1、基于虛擬制造技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)計制造過程最優(yōu)化

    虛擬制造技術(shù)是以虛擬現(xiàn)實和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，對產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)過程統(tǒng)一建模，在計算機上實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、加工、裝配、檢驗等全部流程的模擬和仿真。通過虛擬制造技術(shù)，企業(yè)能夠在設(shè)計階段就對產(chǎn)品制造的全過程進行虛擬集成，預(yù)測、檢測、評價產(chǎn)品性能和制造可行性，達到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的最優(yōu)化以及生產(chǎn)效率的最大化。奔馳、寶馬、大眾等公司利用虛擬制造技術(shù)建立“數(shù)字汽車”模型，設(shè)計發(fā)動機、車體、電氣線路等，并進行碰撞分析和運動分析、模擬數(shù)控加工和質(zhì)量檢驗等，可將新車型的研發(fā)生產(chǎn)周期從一年以上縮短至2個月左右，開發(fā)成本最多可降到原先的1/10。

    2、打造數(shù)字化模擬工廠，推動生產(chǎn)組織方式變革

    基于虛擬現(xiàn)實打造的數(shù)字化模擬工廠能夠?qū)φ麄€生產(chǎn)過程進行仿真、評估和優(yōu)化，并進一步擴展到整個產(chǎn)品生命周期，推動生產(chǎn)組織方式變革。虛擬現(xiàn)實是數(shù)字化模擬工廠的核心技術(shù)，數(shù)字化模擬工廠是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用虛擬仿真技術(shù)對制造環(huán)節(jié)從工廠規(guī)劃、建設(shè)到運行等不同環(huán)節(jié)進行模擬、分析、評估、驗證和優(yōu)化，指導(dǎo)工廠的規(guī)劃和現(xiàn)場改善。數(shù)字化模擬工廠的典型應(yīng)用包括：加工仿真，如加工路徑規(guī)劃和驗證、工藝規(guī)劃分析等；裝配仿真，如裝配設(shè)計、裝配過程運動學(xué)分析等；物流仿真，如物流效率分析、物流設(shè)施容量、生產(chǎn)區(qū)物流路徑規(guī)劃等；工廠布局仿真，如新建廠房規(guī)劃、生產(chǎn)線規(guī)劃等。

    3、深化工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，加強遠(yuǎn)程管理等服務(wù)支持

    隨著三維顯示、圖像處理、傳感等技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸從設(shè)計、生產(chǎn)環(huán)節(jié)向管理、服務(wù)等環(huán)節(jié)延伸，為用戶提供更完善的產(chǎn)品及服務(wù)解決方案。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和設(shè)備，用戶可獲得身臨其境的沉浸感，實現(xiàn)對工廠設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實時了解數(shù)字化車間的生產(chǎn)狀況，在線獲取工廠設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并通過交互技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作維護、設(shè)備管理，或?qū)ΜF(xiàn)場人員進行遠(yuǎn)程維護指導(dǎo)和培訓(xùn)。博世力士樂推出的工業(yè)4.0遠(yuǎn)程服務(wù)解決方案搭載了自主研發(fā)的InSight Live虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠提供即時的遠(yuǎn)程診斷支持，提升現(xiàn)場服務(wù)效率并降低維護成本。

    二、下一階段發(fā)展趨勢分析

    1、計算機視覺重要性日漸突出，將成為半導(dǎo)體廠商戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型方向

    隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的興起，計算機視覺的重要性日漸凸顯，圖形處理器、圖像傳感器等市場需求不斷提升，將成為芯片廠商的戰(zhàn)略布局方向。虛擬現(xiàn)實技術(shù)需要高質(zhì)量的交互渲染效果，計算機視覺和圖像處理技術(shù)在其中起著關(guān)鍵的支撐作用，是推動虛擬現(xiàn)實普及應(yīng)用的基礎(chǔ)。圖形處理器、視覺芯片、圖像傳感器、運動傳感器等核心零部件產(chǎn)品需求的不斷提升，將為半導(dǎo)體芯片行業(yè)提供新的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型機遇。目前已有部分半導(dǎo)體芯片廠商圍繞計算機視覺和虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域開展戰(zhàn)略布局。AMD推出的虛擬現(xiàn)實解決方案Liquid VR可通過最新數(shù)據(jù)抓取、異步著色引擎、協(xié)同多GPU等功能，在讓用戶獲得更低延遲、更流暢的畫面；NVidia推出的Gameworks VR和VR Direct技術(shù)，能夠明顯改善虛擬現(xiàn)實設(shè)備普遍存在的圖像延遲狀況。

    2、跨界合作與投資收購日趨頻繁，VR生態(tài)圈建設(shè)將成為布局重點

    當(dāng)前，各領(lǐng)域跨國企業(yè)正在積極圍繞虛擬現(xiàn)實開展跨界合作與投資收購，構(gòu)建VR產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈將成為跨國企業(yè)深度布局虛擬現(xiàn)實市場的重要著力點。虛擬現(xiàn)實作為一個新興行業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展尚未完全成熟，半導(dǎo)體廠商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等正在積極從零部件（傳感器、芯片）、硬件設(shè)備、軟件應(yīng)用、內(nèi)容和服務(wù)等環(huán)節(jié)開展投資布局，通過合作與收購整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源。跨國企業(yè)間的市場競爭逐漸從技術(shù)、產(chǎn)品競爭向VR產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈競爭轉(zhuǎn)移，通過構(gòu)建涵蓋設(shè)備、內(nèi)容、分發(fā)平臺、應(yīng)用和服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈的閉環(huán)生態(tài)體系，搶占市場制高點。日前，HTC聯(lián)手28家風(fēng)險投資機構(gòu)共同成立虛擬現(xiàn)實風(fēng)險投資聯(lián)盟，將斥資100億美元投資VR領(lǐng)域公司，推動全球VR生態(tài)圈的進一步完善和發(fā)展，此外，HTC還拆分了其Vive業(yè)務(wù)并成立子公司，以打造全球VR生態(tài)系統(tǒng)。

    3、高性能計算需求不斷提升，云計算將成為虛擬現(xiàn)實發(fā)展推動力

    虛擬現(xiàn)實技術(shù)對設(shè)備的計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲能力提出了較高的要求，云計算模式能夠降低硬件配置和成本，提升計算處理能力，將成為推動虛擬現(xiàn)實發(fā)展的重要抓手。虛擬現(xiàn)實技術(shù)需要實時三維計算機圖形技術(shù)、廣角立體顯示技術(shù)、肢體跟蹤技術(shù)、感覺反饋技術(shù)和人機交互等技術(shù)的支持，這些都對計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲能力提出了新的挑戰(zhàn)，目前VR設(shè)備的CPU、GPU運算處理能力不足以完全支撐“擬真”的運算量。采用基于云計算模式建立虛擬現(xiàn)實，由云端來進行圖形處理，能夠降低對虛擬現(xiàn)實設(shè)備的性能配置需求，實現(xiàn)在三維環(huán)境下沉浸式數(shù)據(jù)展示和多人遠(yuǎn)程交互共享，大幅降低使用成本，提升用戶體驗。在性質(zhì)、功能、用戶界面和軟件等方面需求發(fā)生變化時，采用基于云端的交互設(shè)備進行遷移和改造更為方便。

    三、對國內(nèi)企業(yè)的建議

    1、加強技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)，前瞻布局新興市場

    注重傳感、圖像處理、三維仿真等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，積極圍繞廣角立體顯示技術(shù)、動作捕捉技術(shù)、感覺反饋技術(shù)和人機交互技術(shù)等開展跟蹤研究。加強圖形處理器、視覺芯片、圖像傳感器、運動傳感器等核心零部件產(chǎn)品研發(fā)投入，前瞻布局云計算、虛擬現(xiàn)實等新興市場，尋求企業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型方向。

    2、注重技術(shù)融合創(chuàng)新，加強行業(yè)應(yīng)用滲透

    信息技術(shù)企業(yè)從服務(wù)與應(yīng)用層面入手，憑借在傳感器、云計算等領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，加強虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的融合應(yīng)用創(chuàng)新。積極開展數(shù)字化虛擬工廠建設(shè)，推動虛擬現(xiàn)實技術(shù)從研發(fā)設(shè)計、加工、裝配、檢驗等生產(chǎn)環(huán)節(jié)向設(shè)備管理、遠(yuǎn)程診斷維護等服務(wù)環(huán)節(jié)滲透延伸，為用戶提供完善的產(chǎn)品及服務(wù)解決方案，推動生產(chǎn)組織方式變革。

    3、積極開展收購合作，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系

    充分發(fā)揮半導(dǎo)體廠商、軟件開發(fā)商、互聯(lián)網(wǎng)公司等各自優(yōu)勢資源，針對VR領(lǐng)域初創(chuàng)公司開展投資收購與跨界合作，加強虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源整合。將零部件、硬件設(shè)備、軟件應(yīng)用、內(nèi)容和服務(wù)等環(huán)節(jié)作為布局重點，積極構(gòu)建虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)生態(tài)體系，搶占市場制高點。