[汽車之家 新鮮技術(shù)解讀]  設(shè)備控們對于VR這個詞肯定不陌生,，前幾天下班時，我看到有同事腦袋上戴著一個“大眼罩”坐在工位上,，他并不是在睡覺，而是在用VR眼鏡看著什么東西……要是能上班時間玩兒游戲時間多爽的事情,，還別說,，真有這樣的地方可以做到,。

　　VR,，全名（Virtual Reality）,，中文大名是“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”,，其實它并不是新鮮產(chǎn)物，早在上世紀(jì)就有VR技術(shù)出現(xiàn),，但新鮮技術(shù)總是由于高高在上的硬件價格難以普及,，近年來巨頭入局讓它升溫并且離我們更近了一步,，而VR技術(shù)存在于地球上的真正價值,，并不僅僅是看電影、玩游戲這么簡單,，把它放在工業(yè)生產(chǎn)中,，就搖身變成了一個高效的省錢小能手,。

★ FIVE實驗室——如同玩3D體感游戲

　　當(dāng)我們走進(jìn)一個名字很抽象的實驗室的時候,，一位工程師正站在房間的中央，手里拿著一個手電筒,，用太空人般的節(jié)奏在尋覓著什么,，他正在進(jìn)行內(nèi)飾設(shè)計人機(jī)工程學(xué)的體驗,。如果不是研發(fā)人員頭上的VR設(shè)備和后面背景墻上顯示的同步畫面，還真是看不懂他們的世界,，這就是一個叫名為“FIVE”的房間里的情景,。

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FIVE≠五

　　很多朋友看到這個名字可能第一感覺都是“五”的意思,，一,、二、三,、四去哪兒了,？其實這個“FIVE”的名字并不是“五”的意思，只是一個縮寫,，全稱是“Ford Immersive Vehicle Environment”,，即虛擬環(huán)境實驗室，這也是福特目前最前沿的研發(fā)項目,。此實驗室在全球有兩個,，一個在我們今天探訪的位于密歇根州迪爾伯恩的福特研發(fā)中心,，另一個在墨爾本郊外的《福特亞太研發(fā)中心》。

降低前期研發(fā)成本

　　簡單地說,，F(xiàn)IVE實驗室的輔助對向是車輛前期的研發(fā)過程,，也就是幫助設(shè)計師更高效地在各種設(shè)計方案中選擇“是”和“否”，或者是進(jìn)行細(xì)節(jié)的反復(fù)優(yōu)化,，而這些修改和優(yōu)化,，只要更改數(shù)據(jù)并重新生成虛擬模型就可以完成，這比反復(fù)制作實物模型要節(jié)省多了,，并且工作效率也提升了一個層級,，要知道如果已經(jīng)進(jìn)入原型車制造階段，每修改一次細(xì)節(jié)實物模型是相當(dāng)耗費精力和金費的,。而實現(xiàn)這樣的效果,，就不能不提到VR技術(shù)。

　　研發(fā)人員頭上佩戴的VR頭盔是使用者觀察虛擬世界的窗口,，同時也是位置坐標(biāo),，它與手套和手電筒組合成一個位置坐標(biāo)“套裝”，實驗室四周墻壁上有19臺紅外線攝像頭,，它們會監(jiān)測這個三件套裝的位置坐標(biāo),，并把這些坐標(biāo)處理并生成CAD模型顯示出來。而且這19臺攝像頭是為了保證精準(zhǔn)度的冗余配置,，工程師表示每個動作用其實用2-3個就可以實現(xiàn),。而且在目前福特正在對FIVE實驗室進(jìn)行整修擴(kuò)建工作。

　　工程師戴上這套設(shè)備后,，就可以圍著車輛全方位游走觀察車輛上所有的細(xì)節(jié),，車內(nèi)、車外,、透明車身,、手繪效果、模具效果,、實際效果,，甚至可以看結(jié)構(gòu)的截面，你可以用手中的遙控器來這些模式中切換,，外部內(nèi)部所有結(jié)構(gòu)盡收眼底,。

　　如果你是一個細(xì)節(jié)控的游戲玩家，一定會喜歡它的,，我想福特的研發(fā)人員工作時也樂在其中吧,，而我這樣的屌絲PC用戶也只能是把膝蓋留在這個實驗室了。

　　虛擬研發(fā)除了節(jié)省研發(fā)成本外，提升工作效率也是很顯著的,，這可以大幅度縮短一款新車的研發(fā)周期，足不出戶就得到很多信息,。舉個例子,，在虛擬模型中，可以將車放置在不同的虛擬場景中,，有碼頭,、公里、沙漠甚至一些美國一些經(jīng)典的地點,，并有白天黑夜可以選擇,，這樣就可以在不同的光線環(huán)境下觀察車身線條造型營造的立體效果，而完成這些動作用分鐘為單位計算就行,，更多時間針留給更重要的事情——討論優(yōu)化方案,，用真車完成這些場景的觀察，快慢也要以天為單位計算的,。另外還可以對于車門等部位縫隙,、車輛配置等進(jìn)行虛擬體驗。

模擬的相當(dāng)細(xì)膩,！

　　在短暫的展示過程中我發(fā)現(xiàn)了一個很讓人有好感的細(xì)節(jié),，工程師在模擬車內(nèi)視角觀察時，我發(fā)現(xiàn)前風(fēng)擋玻璃的邊緣居然模仿出了折射的效果,，正當(dāng)我對此有所思的時候,，工程師就對我聊了一句特別應(yīng)景的解釋：這套系統(tǒng)可以模擬出玻璃的透視和折射，包括中控臺在陽光下是不是會在風(fēng)擋玻璃上形成倒影影響駕駛等,，這種精細(xì)度已經(jīng)遠(yuǎn)超我的想象,。

★ 虛擬制造實驗室——面對制造環(huán)節(jié)

　　走進(jìn)這個實驗室的時候，感覺與上面介紹的FIVE實驗室大同小異,，硬件同樣是虛擬現(xiàn)實操作設(shè)備和紅外監(jiān)控設(shè)備,，不過實驗室中央的一套變速箱模型告訴我們這個不是用來研發(fā)整車的屋子。簡單地歸納一下：上文說的FIVE實驗室是針對產(chǎn)品研發(fā)設(shè)立的實驗室,，而虛擬制造實驗室是針對生產(chǎn)環(huán)節(jié)優(yōu)化設(shè)立的實驗室,。

　　制造過程中很難做到全優(yōu)，所以不合理的環(huán)節(jié)就有可能出現(xiàn)問題,，比如工序設(shè)定,、設(shè)備安裝的不合理造成的零件的損失、安裝過程中出現(xiàn)的誤差,、人機(jī)工程學(xué)和工件重量的問題給工人健康的負(fù)面影響甚至是工傷,。

　　在當(dāng)前的汽車生產(chǎn)流程中，總裝車間需要組裝的零件繁多并且操作難度較大，也是汽車生產(chǎn)四大工藝中人工參與操作最多的車間,，所以對于操作流程的人機(jī)工程學(xué)優(yōu)化的是很有必要的,，也是虛擬制造實驗室面對的最主要的對象。

　　在這個實驗室上班可不是天天在虛擬世界里玩游戲那么簡單,，這是用一個團(tuán)隊的力量去解決未來可能發(fā)生在生產(chǎn)線上的N種問題,，優(yōu)化的方面大致可歸納為：工人動作幅度、手工裝配的困難和新車零部件模擬安裝,。工程師在說到工作量的時候表示,，在這項技術(shù)投入到研發(fā)項目中后，每款新車發(fā)布之前,，人機(jī)工程學(xué)專家都會對將近1000次虛擬裝配作業(yè)評估,，我想福特的員工會為他們的領(lǐng)導(dǎo)點贊的。開個腦洞,，是不是福特未來新的生產(chǎn)崗位的招聘工作推薦是不是都會更順利,？

　　虛擬制造實驗針對的對象是全新車型的生產(chǎn)線，而不是現(xiàn)有生產(chǎn)線,，比如福特在今年正在進(jìn)行優(yōu)化的是未來在2021款福特探險者生產(chǎn)線流程,，也就是能盡可能早地排除可能會影響生產(chǎn)的因素，如果后期在對于生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化的改造,，就會花費更多沒必要的資金,。就好比一棟新房子整體裝修，管路埋線工作都做的很完善,，那么成本和效果都是很讓人舒服的,，如果完工的時候發(fā)現(xiàn)還需要改動基礎(chǔ)細(xì)節(jié)，那這動靜和成本要比一次到位多出不少,，一個道理,。

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　　由于這次我們看到的部分只是用于展示的模型,，更多的信息是沒有機(jī)會看到的,，但無論是針對產(chǎn)品研發(fā)的FIVE實驗室還是針對生產(chǎn)優(yōu)化的虛擬制造實驗室，他們的實驗室數(shù)據(jù)都是會共享于全球其他地區(qū)的研發(fā)中心,，為了提升傳輸效率,，福特在所有中心都安裝了FIVE實驗室的設(shè)計軟件，而傳輸?shù)闹皇且唤M數(shù)據(jù),，這樣共享的成本也會大大降低,，所以同步把玩一輛虛擬現(xiàn)實的模型車就如同一場高大上的視頻電話會議。

3D實物模型

　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)化能力是傳統(tǒng)模式不能比擬的,，但不能完全替代傳統(tǒng),，對于除了用VR模擬出總裝車間內(nèi)的操作情況外,，這個實驗室還可以制作1:1的3D打印零件模型，手臂粗細(xì)各異的員工可通過3D打印模具測試汽車裝配部件上的空隙大小,，實際用手操作感受安裝空間是否合理,，同時可以更好地控制誤差率。

　　由于車輛不同部位使用的材料特性是不一樣的,，有硬質(zhì)的鋼,、玻璃，還有軟質(zhì)的橡膠類零件,，所以一些特殊部位還需要加上材料屬性的因素，比如需要在汽車某個管路交錯的部位安裝一個零件,，純聊虛擬模型或3D打印物理模型可能都會得出一個“這個部位不好下手操作”的結(jié)論,，但是如果加上材料因素，那么軟管可以視為基本不影響操作的,，所以單獨某種模式都不能稱王,，各方面合理的搭配起來才能讓研究結(jié)果最優(yōu)化。

★ VIRTTEX實驗室——收集用戶反饋

　　VIRTTEX是福特研發(fā)中心另一個實驗室的名字,，是一套環(huán)境模擬+VR模擬的綜合模擬設(shè)備,，也是一個相對較為成熟的模擬技術(shù)，這個實驗室從建立至今已為福特效力10多年的時間,。它的主要研究對象是部分主動安全功能或者是駕駛者在模擬行駛環(huán)境中,，而從參與者實際感受來說，都比純虛擬現(xiàn)實的世界真實了許多,。

　　實驗室中最顯眼的就是一個白色的球體,，大概兩層樓高，看過4D電影（有的地方還叫5D是吧……）的朋友可以輕松腦補(bǔ),，體驗過程就像玩一個超級真實的駕駛類游戲一般,。球體的內(nèi)部有一臺真車，在這臺看似普通的車上裝配了各種電腦和傳感器,，車廂B柱之后的空間被塞得滿滿的,，坐在車內(nèi)觀察到的后方視野是靠顯示屏實現(xiàn)的，車窗外的一切也都是是虛擬影像,，打個形象的比喻,，就是把汽車影院的熒幕換成天文館的球幕的效果，要是家里能有這樣的游戲機(jī)該多好,。

● 視頻展示：

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　　在這個實驗室內(nèi)主要研究的項目多為關(guān)于主動安全類，通過采集駕駛者遇到不同情況的反應(yīng),，來逆向優(yōu)化并線輔助,、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、主動剎車等功能這些功能。此外,，這里也可以對車輛上一些功能在行駛中使用的方便度進(jìn)行優(yōu)化,，比如行駛中操作多媒體怎么能更便捷、更安全,，福特新一代車型將搭載的SYNC 3系統(tǒng)的UI優(yōu)化就是在這里進(jìn)行的,。

　　與前文介紹的兩個虛擬實驗室相比，除了虛擬程度上有所區(qū)別,，參與模擬的人員也是不同的,。FIVE實驗室和虛擬制造實驗室的參與人員都是研發(fā)人員，工程師,、設(shè)計師和各領(lǐng)域的專家,，而VIRTTEX實驗室主要是用來收集用戶習(xí)慣反饋的，福特會對先進(jìn)性摸底調(diào)研確認(rèn)合適的用戶,，之后用郵件形式通知用戶來參與體驗,，目前已有4000多人在此模擬器中進(jìn)行過體驗。

結(jié)束語

　　做生意都講究的是利潤最大化,，一臺汽車的研發(fā)成本絕對是汽車總成本的重中之重,，而虛擬化研發(fā)也就成了情理之中的產(chǎn)物。而且這種在虛擬化的模式下,，可能會有更多的增值利益,，或許有一天我們會直接在網(wǎng)絡(luò)上去幫助一個汽車廠家設(shè)計、或許我們的子孫就不知道有4S店是什么,，只是靜靜地在電腦前了解一款產(chǎn)品的一切,、甚至是先開著它跑跑賽道試試怎么樣……或者造車和買車這些事兒在未來本就是一場游戲。（文/圖 汽車之家 汪淼）

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