虚拟现实技术在制造业中5个方面的应用案例

2017-06-07 20:44:58

工厂规划、自动化、装配、维护和培训都可以从虚拟现实中获益。

——By IanWrightEditor, Manufacturing, ENGINEERING.com

虚拟现实已经存在了半个多世纪,但直到最近才成为制造业的一种实用工具。 

在制造业中实现虚拟现实(VR)的两个主要约束是成本和集成。 

然而,日益增长的计算能力和硬件成本的下降意味着,第一个约束正迅速成为一个“减速带”。第二个约束——集成,并不仅仅针对是虚拟现实,而是整个工业4.0技术所面临的一个问题,比如工业物联网(IIoT)。

高盛全球投资研究项目最近的一份报告指出,到2025年,虚拟现实和增强现实(AR)在工程领域的收入将达到47亿美元。预计只有视频游戏和医疗保健会更高。

毫无疑问,VR正准备从根本上改变制造业。你准备好迎接虚拟革命了吗? 

下文将为您介绍虚拟现实在工业应用中的五个具体场景

1、工厂规划

设计新生产设施的布局是一个庞大的任务,需要工程师们同时平衡多个变量。这包括每件设备的运行轨迹,维护、实用和存储所需的空间。计划阶段,在任何关键因素上犯错都会导致生产效率低下,这是事后难以补救的。

工厂规划是一个庞大的项目,涉及多个设计团队,包括工厂建设、控制系统和子系统。使用虚拟现实技术可以帮助避免许多这样的问题,通过对整个工厂进行建模,不仅可以模拟布局,还可以模拟在其内部进行的生产过程。

价值: 

1.通过创建一个公共的虚拟空间,简化设计组之间的协作; 

2.允许设计人员评估设备的各个方面之间的交互; 

3.更容易识别潜在的访问和人机工程学问题; 

4.支持对日常车间活动进行模拟,以确定潜在的瓶颈; 

5.为那些不是CAD专家的人提供直观的CAD模型评估。 

案例:

1.友嘉实业集团正在使用虚拟现实技术为其机床客户模拟可能的平面图和生产线;  

2.制造业研究人员测试了一个洞穴自动虚拟环境(洞穴),以实现远程协作安装一个新的制造单元; 

3.苏黎世理工大学和查尔莫斯科技大学的研究人员开创了虚拟现实设备在虚拟工厂里进行实时测量(MTM)的虚拟现实系统。 


2、自动化 

虚拟现实提供了对工业机器人进行编程、监控和协作的新方法。与工厂计划一样,虚拟现实技术可以让用户在应用机器人单元前使之可视化,帮助用户在安装之前规划机器人的移动路径。

用户可以通过虚拟演示将动作轨迹输入到虚拟现实中,从而直接在虚拟现实中编程。他们还可以将自己的视角转变为机器人的视角,并从环境传感器中导入数据,以帮助编程任务。

价值:

 

1.使用虚拟工厂实现机器人单元计划; 

2.允许程序员通过运行虚拟机脱机来检查错误; 

3.通过在虚拟环境中进行编程来降低风险; 

4.为程序员提供从机器人的角度看问题的能力;

5.允许多个操作人员对单个机器人进行协作控制。 

案例:

1.约翰霍普金斯大学计算感知和机器人实验室已经开发出一套通过虚拟现实界面用于编程和与工业机器人互动的系统; 

2.普渡研究人员一直在利用虚拟现实来研究工业机器人的安全闲置时间与工作时间的感知问题; 

3.沙特国王大学的研究人员建立了一个基于半沉浸式虚拟机器人单元布局的焊接机器人单元。 

3、装配

  

在许多方面,虚拟现实代表了计算机辅助设计(CAD)技术的自然演变。虚拟现实技术的优势在于,它提供了一种全新的视角来观察产品以及产品被制造的过程。虚拟装配可以帮助工程师在不需要实际原型的情况下进行产品可视化,从而对产品的设计做出决策。

虚拟现实技术还可以用于研究人工装配任务的效率瓶颈和潜在的人机工程学问题。

虚拟现实也可以是一个强大的训练工具,特别是对于装配应用来说。

价值:

1.允许设计师将从开始到结束的整个装配过程进行可视化; 

2.使工程师能够在虚拟环境中测试设计决策; 

3.允许自动任务分析和过程映射; 

4.在确定装配过程之前进行人机工程学的评估; 

5.提供一种通过CAD系统链接对过程信息进行可视化的新方法。 

案例:

1.通过使用虚拟现实技术来验证汽车装配过程,福特将生产线的意外伤害率减少了70%; 

2.诺丁汉大学的李强提出了一种虚拟现实系统,用于增强夹具设计和装配的过程;

3.沙特国王大学的研究人员创建了一个球阀总成和汽车门总成的虚拟现实模拟,以补充标准的cad/cam环境 。

4、培训

虚拟现实提供了一种向员工传授制造技能的新方法。有些技能通过亲身实践远比通过讲课或打印的学习材料获得效果更好。

试想一下,通过阅读手册来学习如何组装喷气发动机!

当然,实践学习并不总是可行的,特别是如果你需要培训很多员工,而他们可能分布在一个广阔的领域。虚拟现实通过提供虚拟空间的培训,消除了这些问题。

价值:

1.让学员熟悉整个工厂的布局和操作;  

2.给每个培训生提供他们自己的培训设施;  

3.为危险情况提供安全培训,在现实世界中无法安全复制; 

4.培训师可以看到学员们看到的内容,并对他们的个人需求进行定制; 

5.员工的表现可以被记录和评估以改进未来的培训计划。

案例:

1.普惠公司利用虚拟现实技术在新型喷气式飞机引擎上培训工程师,而不会对昂贵的发动机部件造成损害;

2.TOTAL使用VR来训练工人在其Pazflor石油平台上进行培训,而该平台仍在建设中;

3.前沿国际公司已经开发出一套虚拟现实系统来培训焊接学生和学徒并记录他们模拟焊接的焊接质量和工艺价值。

5、维护

虽然增强现实在维护任务上的效果可能比虚拟现实技术更好,但虚拟现实对维护应用程序提供了一些独特的好处。考虑计划一个新机器的维护计划,甚至是整个生产线。就像培训的情况一样,虚拟现实设备给维修人员提供了在安装之前熟悉新设备的机会。

此外,为了确保能够及时地进行维护,尽可能减少对其他操作的干扰,制造商可以在虚拟工厂中运行模拟维护任务,以评估不同策略对整个生产的影响。

价值:

1.允许人员了解维护任务对整个设备的影响; 

2.在安装新设备之前,可以对不同的维护策略进行试验; 

3.在维护过程中更容易识别潜在的访问和人机工程学问题; 

4.提供对现实世界中不可能的设备的独特视角; 

5.为存在潜在危险的维护任务提供无风险的尝试和试错。  

案例:

1.Aerosim的虚拟维护培训师正在被TAM航空公司用于教授系统逻辑和操作、故障诊断、故障隔离程序和返回服务访问;  

2.一组虚拟现实研究人员演示了APU马达启动器的虚拟维护,使APU的设计者能够预测实际的维护时间。