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祝广波:赛四达联通制造业“虚拟”与“现实”
2011年8月5日    评论:    分享:

    来源:第三维度

     虚拟现实(Virtual Reality,VR)的起源最早可以追溯到上世纪60年代,然而,经过数十年的发展,它依然是一门多学科交叉、集成的新兴技术。8月5日,记者在北京拜访了赛四达科技有限公司,作为致力于虚拟现实及仿真应用解决方案的提供商,赛四达已经走过了十一年的发展历程。赛四达公司董事长祝广波先生和总工程师钦传军先生接受了本次采访。

  记者:首先请介绍一下赛四达科技有限公司及其发展历程?

  祝广波:北京赛四达科技有限公司成立于1998年,我们在计算机图形图像、虚拟现实及仿真应用领域有十一年的历史。发展至今,赛四达形成了以北京为总部,以上海、成都、西安、广州、武汉、合肥为分支机构的研发、服务网络。

祝广波:赛四达联通制造业“虚拟”与“现实”

  赛四达是一家以仿真、计算和可视化为主营业务的科技型公司,所涉及的行业包括国防、部队、教育科研、政府机构和制造业企业。2002年,公司软件开发和服务业务通过ISO9001国际质量体系认证。

  记者:虚拟现实的定义有很多版本、所包括的范畴也非常广泛,请简要阐释一下虚拟现实的含义?

  钦传军:虚拟现实是计算机生成的一个对真实世界的仿真。它是一个高端的人机界面,可以通过视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉等多种感官进行实时的仿真和交互。一句话概括,虚拟现实是一个计算机生成的、用户可以实时参与其中的3D立体环境。

  而虚拟现实系统是一种实时协同浏览和大数据操作的显示环境,是同虚拟样机进行交互的工作环境。

  虚拟现实的实现需要具备三大要素,分别为:沉浸感或临场感(Immerision)、交互性(Interaction)和真实感(Imagination)。

  记者:在制造业领域,虚拟现实及仿真应用涵盖哪些技术,分别有哪些应用?

  钦传军:在制造业领域,虚拟现实及仿真应用主要是以产品为核心,按照产品生命周期的划分,虚拟现实及仿真可以广泛的应用于产品设计、产品制造、产品服务等各环节中。

  虚拟现实及仿真在制造业中的应用

  1、产品设计阶段

  在产品设计阶段,虚拟现实及仿真应用的应用重点分别是产品外形设计、产品布局设计及仿真分析及优化:

  •产品外形设计

  例如汽车外形造型设计是汽车的一个极为重要的方面,以前多采用泡沫塑料制作外形模型,要通过多次的评测和修改,费工费时。而采用虚拟现实建模的外形设计,可随时修改、评测,方案确定后的建模数据可直接用于冲压模具设计、仿真和加工,甚至用于广告和宣传。

  •产品布局设计

  在复杂产品的布局设计中,通过虚拟现实技术可以直观地进行设计,避免可能出现的干涉和其它不合理问题。例如在船舶、飞机、大型装备等复杂的大型产品的管道系统、液压系统等设计中,设计者可以“进入”其中进行管道布置,检查可能的干涉等错误。

  • 仿真分析设计

  在设计过程中对产品的功能、性能与安全可靠性进行计算和优化设计,对未来的工作状态和运行行为进行模拟真,以便及早发现设计缺陷,改进和优化设计方案,或证实未来产品的可用性与可靠性,也即是计算机辅助工程分析(Computer Aided Engineering,CAE)。通常CAE由前处理、分析求解和后处理三个大的部分组成,虚拟现实的技术主要体现在前后处理上,可根据分析结果,实现网格划分的优化,使计算结果更加可靠和精确。

    2、 产品制造阶段

  • 数字制造工艺、装配仿真

  复杂产品由成千上万的零件装配在一起,其配合设计、可装配性是设计人员常常出现的错误,往往要到产品最后装配时才能发现,造成零件的报废和工期的延误,不能及时交货造成巨大的经济损失和信誉损失。采用虚拟现实技术通过装配工艺规划、装配可视化和仿真校验,确定产品装配过程中最优的装配、拆卸和重组顺序,校验和修改装配流程,进行装配可行性、可制造性、可维护性分析。

  •人机工效仿真

  创建、校验和仿真人体行为,分析工人和仿真环境中其它物体的关系,对特定制造环境中的多种人体行为方案进行比较、选择。

  •VR环境交互

  结合虚拟现实技术,利用数据手套和三维鼠标等交互设备,用户就可以在虚拟环境中实现对虚拟产品制造过程进行可视化、可控化。

  3、产品服务阶段

  •三维维护

  通过三维交互式维护手册实现以三维动画的形式清晰地展示复杂的机械装配结构和拆装过程,无须太多投入便能将传统印刷形式的手册转变成高效的三维虚拟手册,将企业技术、产品市场形象和维护支援手段提升到一个领先的新台阶。

  •模拟操作

  虚拟现实的模拟操作,通过采用最先进的成熟的计算机技术,大量使用可获取的地理信息数据,如高分辨率卫星遥感数据、数字高程模型数据等,生成极具现实感的地景环境,为模拟操作营造逼真的视觉环境。例如在航空领域,每天世界上都有数百万人在驾驶员的带领下安全到达目的地,因此驾驶员训练是影响飞行安全至关重要的因素。正因为虚拟现实技术在该领域的广泛应用,驾驶员可以在合成虚拟环境中进行演练,熟悉预定线路,加强对各种天气状况及突发事件的处理能力,从而大大提高实际驾驶任务中的安全性和有效性。

  记者:针对虚拟现实技术的应用,赛四达给制造业企业提供哪些产品和解决方案?

  祝广波:制造业的虚拟现实及仿真应用是赛四达的主营业务之一,我们为制造业主要提供虚拟制造及数字工厂仿真、工程\科学数据可视化以及工业设计实时渲染三种解决方案。

    分行业来说,我们在制造业的解决方案目前主要应用于航空、船舶和汽车领域。

  在航空领域,由于产品的高度复杂性,需要在设计过程中表达精确的几何建模和机械特性,可视化要求非常高;另外,设计评审也是日常工作的一部分,如何展示各个子系统拆开、装配、维护的流程,以及可达性分析、人机工程、模拟飞行员走进机舱、模拟飞行员视野范围等等,都需要应用虚拟现实技术。目前,赛四达已经帮助国内的四大飞机主机所完成了虚拟现实仿真中心的建设。

  在船舶行业,赛四达也为很多企业解决了从设计到虚拟装配过程中的难题。譬如在有的企业使用CADDS 5和Tribon进行设计,而用Delmia系统进行制造过程仿真,赛四达就协助企业完成虚拟现实场景建模、数据转换等工作,从而实现制造过程的虚拟现实应用。

  在汽车行业,所涉及的产品并没有航空、船舶行业复杂,但汽车行业是一个高速发展的行业,虚拟现实及仿真的需求也增长很快,所以也是赛四达的重点开拓领域。

  记者:除了以上传统制造业以外,赛四达的虚拟现实及仿真应用还涉足哪些领域?

  祝广波:除了制造业以外,环境仿真、模拟训练视景系统和天象仿真也是赛四达的主营业务领域。

  在模拟训练领域,通过数据库建模、生成虚拟的飞行场景,使得飞行员可以在高端模拟机上进行飞行训练。赛四达在其间就是利用虚拟现实技术提供视景系统部分的解决方案。

  视景系统侧重于给用户提供仿真手段,而环境仿真则更侧重于建立仿真环境,并在这个环境中做一些集成和开发,譬如建筑环境、河流环境、战场环境等等。目前,赛四达已经帮助伊朗、埃及、津巴布韦、纳米比亚、巴基斯坦、委内瑞拉等地区完成过相关的环境仿真。

    另外,赛四达也致力于天象领域的应用,譬如数字天象仪、天文馆、博物馆、球幕影院的虚拟现实及仿真。

  除此之外,赛四达在高校也有着非常广泛的应用群。赛四达于1998年为浙江大学CAD\CAE实验室创建的大型CAVE系统,成为国内第一套大型VR系统的设计建造商。先后还帮助华中科技大学、上海交通大学、清华大学建立了虚拟现实仿真中心。

  记者:随着虚拟现实技术应用的逐渐普及,您认为虚拟现实的应用已经达到什么样的水平?未来还有哪些方面的拓展?

  钦传军:虚拟现实技术的发展是一个逐渐推进的过程,因为在很多领域都需要虚拟现实及仿真应用提供一个立体展示和交互的技术。

  目前虚拟现实技术已经可以满足力学、声学、电磁学等交互,譬如在构建虚拟的视景中,通过传感器技术将人的运动指令传递给数字化人体,在虚拟场景中完成各种运动。但还没有达到对人体生理感应的层面,譬如,将虚拟现实成的手机数模贴在脸上,还不能感应到舒适与否。

  在未来的应用中,可以实现医学的虚拟现实及仿真。譬如将人体进行建模,并将数字人做成切片,判断病灶的发展。另外,对某些精密动作和危险领域进行虚拟控制,譬如在核工业、深海作业等领域都有广泛的应用。

  记者:国外的虚拟现实技术远远领先于中国,您认为在中国应用并不广泛的因素有哪些?

  祝广波:我认为虚拟现实技术在中国应用不够广泛的原因主要有两点:一是,中国的大多数企业都处在一个高速发展的阶段,埋头搞建设,没有太多精力专注于做产品的虚拟现实及仿真;二是,大多数企业的产品结构和交互不够复杂,不完全需要通过虚拟现实技术。

  所以在相对成熟的航空、船舶、汽车行业,虚拟现实技术还是得到了一定程度的应用,并且未来的需求会越来越多。

  对于其他的制造业企业,赛四达也会有针对性的策略,譬如推出中低端的虚拟现实解决方案,提供低端的视景仿真、模拟现实等内容,让更多的制造业企业能接触到虚拟现实技术,提升自身竞争力。

  记者:赛四达作为从事虚拟现实技术的公司,未来有何发展规划和愿景?

  祝广波:从公司来讲,我们致力于虚拟现实及仿真领域已经十几年了,积累了很多经验,也培养了一支专业的队伍。所以我们希望把虚拟现实从“专”做到“精”,逐渐做成国内的一个标杆,做到为制造业提供虚拟现实解决方案的龙头。

  从行业来讲,我们希望通过赛四达的努力,带动整个产业的发展。从制造业虚拟现实及仿真、模拟训练、虚拟环境仿真等领域的发展势头来看,有非常广阔的市场前景,所以也更坚定了我们的信心。

  后记:

  在与祝总和钦总的交流中,他们构建了一幅制造业虚拟现实及仿真市场的蓝图。诚然,这个市场尚处于培育阶段,但有着非常广阔的发展前景。也正如祝总所说,在相关技术已经相对成熟的阶段,如何普及、推广虚拟现实及仿真技术的应用,还需要一批具有自主研发能力和核心竞争优势的供应商。相信随着时间的推移,未来还会有更多的“赛四达”充当着这样的角色。

标签:祝广波赛四达制造工业
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