[汽車之家 新鮮技術(shù)解讀]  設(shè)備控們對(duì)于VR這個(gè)詞肯定不陌生，前幾天下班時(shí)，我看到有同事腦袋上戴著一個(gè)“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(shí)間玩兒游戲時(shí)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(shí)技術(shù)”，其實(shí)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(jià)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(jià)值，并不僅僅是看電影、玩游戲這么簡(jiǎn)單，把它放在工業(yè)生產(chǎn)中，就搖身變成了一個(gè)高效的省錢小能手。

★ FIVE實(shí)驗(yàn)室——如同玩3D體感游戲

　　當(dāng)我們走進(jìn)一個(gè)名字很抽象的實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，一位工程師正站在房間的中央，手里拿著一個(gè)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(jì)人機(jī)工程學(xué)的體驗(yàn)。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(gè)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(gè)名字可能第一感覺都是“五”的意思，一、二、三、四去哪兒了？其實(shí)這個(gè)“FIVE”的名字并不是“五”的意思，只是一個(gè)縮寫，全稱是“Ford Immersive Vehicle Environment”，即虛擬環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，這也是福特目前最前沿的研發(fā)項(xiàng)目。此實(shí)驗(yàn)室在全球有兩個(gè)，一個(gè)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(gè)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(jiǎn)單地說，F(xiàn)IVE實(shí)驗(yàn)室的輔助對(duì)向是車輛前期的研發(fā)過程，也就是幫助設(shè)計(jì)師更高效地在各種設(shè)計(jì)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(shí)物模型要節(jié)省多了，并且工作效率也提升了一個(gè)層級(jí)，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(shí)物模型是相當(dāng)耗費(fèi)精力和金費(fèi)的。而實(shí)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(shí)也是位置坐標(biāo)，它與手套和手電筒組合成一個(gè)位置坐標(biāo)“套裝”，實(shí)驗(yàn)室四周墻壁上有19臺(tái)紅外線攝像頭，它們會(huì)監(jiān)測(cè)這個(gè)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(tái)攝像頭是為了保證精準(zhǔn)度的冗余配置，工程師表示每個(gè)動(dòng)作用其實(shí)用2-3個(gè)就可以實(shí)現(xiàn)。而且在目前福特正在對(duì)FIVE實(shí)驗(yàn)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(shí)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?jī)?nèi)部所有結(jié)構(gòu)盡收眼底。

　　如果你是一個(gè)細(xì)節(jié)控的游戲玩家，一定會(huì)喜歡它的，我想福特的研發(fā)人員工作時(shí)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(gè)實(shí)驗(yàn)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(gè)例子，在虛擬模型中，可以將車放置在不同的虛擬場(chǎng)景中，有碼頭、公里、沙漠甚至一些美國(guó)一些經(jīng)典的地點(diǎn)，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(yíng)造的立體效果，而完成這些動(dòng)作用分鐘為單位計(jì)算就行，更多時(shí)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(chǎng)景的觀察，快慢也要以天為單位計(jì)算的。另外還可以對(duì)于車門等部位縫隙、車輛配置等進(jìn)行虛擬體驗(yàn)。

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(gè)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(shí)，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(duì)此有所思的時(shí)候，工程師就對(duì)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(tái)在陽(yáng)光下是不是會(huì)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(shí)驗(yàn)室——面對(duì)制造環(huán)節(jié)

　　走進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，感覺與上面介紹的FIVE實(shí)驗(yàn)室大同小異，硬件同樣是虛擬現(xiàn)實(shí)操作設(shè)備和紅外監(jiān)控設(shè)備，不過實(shí)驗(yàn)室中央的一套變速箱模型告訴我們這個(gè)不是用來研發(fā)整車的屋子。簡(jiǎn)單地歸納一下：上文說的FIVE實(shí)驗(yàn)室是針對(duì)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)立的實(shí)驗(yàn)室，而虛擬制造實(shí)驗(yàn)室是針對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)優(yōu)化設(shè)立的實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)驗(yàn)室面對(duì)的最主要的對(duì)象。

　　在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室上班可不是天天在虛擬世界里玩游戲那么簡(jiǎn)單，這是用一個(gè)團(tuán)隊(duì)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(dòng)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(shí)候表示，在這項(xiàng)技術(shù)投入到研發(fā)項(xiàng)目中后，每款新車發(fā)布之前，人機(jī)工程學(xué)專家都會(huì)對(duì)將近1000次虛擬裝配作業(yè)評(píng)估，我想福特的員工會(huì)為他們的領(lǐng)導(dǎo)點(diǎn)贊的。開個(gè)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(huì)更順利？

　　虛擬制造實(shí)驗(yàn)針對(duì)的對(duì)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(xiǎn)者生產(chǎn)線流程，也就是能盡可能早地排除可能會(huì)影響生產(chǎn)的因素，如果后期在對(duì)于生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化的改造，就會(huì)花費(fèi)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(shí)候發(fā)現(xiàn)還需要改動(dòng)基礎(chǔ)細(xì)節(jié)，那這動(dòng)靜和成本要比一次到位多出不少，一個(gè)道理。

● 視頻展示：

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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(huì)看到的，但無論是針對(duì)產(chǎn)品研發(fā)的FIVE實(shí)驗(yàn)室還是針對(duì)生產(chǎn)優(yōu)化的虛擬制造實(shí)驗(yàn)室，他們的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)都是會(huì)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(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)軟件，而傳輸?shù)闹皇且唤M數(shù)據(jù)，這樣共享的成本也會(huì)大大降低，所以同步把玩一輛虛擬現(xiàn)實(shí)的模型車就如同一場(chǎng)高大上的視頻電話會(huì)議。

3D實(shí)物模型

　　虛擬現(xiàn)實(shí)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(duì)于除了用VR模擬出總裝車間內(nèi)的操作情況外，這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(cè)試汽車裝配部件上的空隙大小，實(shí)際用手操作感受安裝空間是否合理，同時(shí)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(gè)管路交錯(cuò)的部位安裝一個(gè)零件，純聊虛擬模型或3D打印物理模型可能都會(huì)得出一個(gè)“這個(gè)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(dú)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(shí)驗(yàn)室——收集用戶反饋

　　VIRTTEX是福特研發(fā)中心另一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(gè)相對(duì)較為成熟的模擬技術(shù)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室從建立至今已為福特效力10多年的時(shí)間。它的主要研究對(duì)象是部分主動(dòng)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(shí)際感受來說，都比純虛擬現(xiàn)實(shí)的世界真實(shí)了許多。

　　實(shí)驗(yàn)室中最顯眼的就是一個(gè)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(yàn)過程就像玩一個(gè)超級(jí)真實(shí)的駕駛類游戲一般。球體的內(nèi)部有一臺(tái)真車，在這臺(tái)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(shí)現(xiàn)的，車窗外的一切也都是是虛擬影像，打個(gè)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(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)主要研究的項(xiàng)目多為關(guān)于主動(dòng)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(dòng)剎車等功能這些功能。此外，這里也可以對(duì)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(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室和虛擬制造實(shí)驗(yàn)室的參與人員都是研發(fā)人員，工程師、設(shè)計(jì)師和各領(lǐng)域的專家，而VIRTTEX實(shí)驗(yàn)室主要是用來收集用戶習(xí)慣反饋的，福特會(huì)對(duì)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(yàn)，目前已有4000多人在此模擬器中進(jìn)行過體驗(yàn)。

結(jié)束語(yǔ)

　　做生意都講究的是利潤(rùn)最大化，一臺(tái)汽車的研發(fā)成本絕對(duì)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(huì)有更多的增值利益，或許有一天我們會(huì)直接在網(wǎng)絡(luò)上去幫助一個(gè)汽車廠家設(shè)計(jì)、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(chǎng)游戲。（文/圖 汽車之家 汪淼）

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