通用汽车利用VAE技术改进产品人机工效

VAE专栏 / 04-16

虚拟现实辅助工程（VAE）技术作为一种极具潜力的创新性技术，在制造业中展现出了巨大的价值。特别是在产品设计制造过程中，VAE技术的应用使工程师能够身临其境地体验验证其设计，在实体资源投入生产之前就能识别并解决潜在风险，有效避免后期可能出现的问题。此外，利用VAE技术构建虚拟的在线评审环境，还促进了不同地域团队间的高效沟通和协作。VAE技术凭借其直观性、实时性、交互性和工程性的特点，正在被工业制造业广泛采用。

作为全球汽车行业领导者之一的通用汽车公司，在其车辆设计研发阶段就使用了VAE技术。其人体工程学实验室使用VAE技术让产品和制造工程师沉浸在三维虚拟环境中，对产品进行装配、维修等操作，以评估人体的可达性、可视性和手部间隙，提高了车辆开发过程中的人机工效，加强了产品工程师和制造工程师之间的协作，以便在项目初期就能全面地评估人机工效，减少产品生命周期后期的设计变更，提升产品质量和用户体验。

通用汽车团队利用VAE技术，使用虚实结合的方式来改进人体工程学评估。工程师佩戴VR头盔并穿戴全身动捕设备来与虚拟零件进行交互，并记录操作过程中的人体动作数据。鉴于虚拟环境交互缺乏受力反馈，团队特地建立了实体交互环境，利用铝结构搭建碰撞环境，模拟与车辆的交互碰撞过程。通过这种虚实结合的方式，他们能够评估操作人员的可视性与可达性，同时还能够评估零件通过性、装配时的手部间隙等。团队还利用三维测量技术进行实时距离测量，采用三维标记和注释功能捕获和记录评估过程中的问题，并通过截图保存，以促进问题的跟踪和沟通。

通过回放动作捕捉任务，人体工学专家可以随时暂停并量化评估不同体型和性别的操作员在特定姿势下腰部受力情况以及完成非自然姿势所需的时间，从而指导部件布局和操作空间的优化设计。这些姿势还可以被捕捉并保存到姿势库中，以供后续模拟和测试重复使用。人体工学专家还能够从人体姿势库中找到手部姿势，使他们能够进行手部间隙研究，仿真验证装配过程中手部的可达性与通过性。此外，还可以进行可视性分析。在虚拟环境中生成人体的可视性包络，校验操作员的视线覆盖范围，以确定操作员是否可以看到需要操作的零部件，验证设计方案，以保证生产线的顺畅运作。

除了用于人机工效验证分析外，VAE技术还为通用汽车团队间的协作带来了极大的便利。尤其是在远程工作模式普遍化的今天，使得不同地域的设计团队、工厂代表以及产品和制造工程师等关键角色，可以在同一虚拟环境中对新车进行虚拟评审，减少了对物理原型的依赖度，加快了开发周期，提高了设计的迭代速度。