最近一段時間，汽車行業中最熱鬧的應當是自動駕駛汽車和未來的出行方式。但是有一項不那么顯眼的技術--雖然它是汽車研發工作中的一個重要環節--虛擬現實，卻被人們忽視了。

 

 

在上周，我們有幸參觀了福特位于美國密歇根州迪爾伯恩的虛擬現實實驗室，一窺福特使用的虛擬現實技術。該技術幫助汽車生產商完成了大量的工作，直至汽車正式推向市場。我們發現，福特主要在三個功能區使用了VR技術：設計、工程和制造。

 

 

自從一個新車型達成構想之后，虛擬現實技術就開始介入了。這會在福特的“2000X工作室”中開始，該工作室為福特的設計部門提供支持。

 

當然，在以前，汽車是用紙和筆設計出來的，近代以來，設計者們開始依賴CAD工具。但是這兩種方案都有明顯的缺陷，汽車的設計--畢竟是一個三維的物體--都是在一個二維的平面進行設計的。而使用VR技術，福特的設計師們現在可以戴上頭顯，在三維環境中用一個數字的魔杖繪制出他們的想法，還可以在3D的虛擬環境中走動。

 

 

福特使用的沉浸式虛擬現實使用了23個攝像頭的動作捕捉系統以及頭顯設備，來讓工人沉浸到一個未來的工作環境中

 

通過解鎖在3D中進行設計的潛能，并且為照片級的逼真環境增加動畫內容和3D渲染技術，設計師們還可以在真實世界中看到他們對新車的想法變為現實。

 

比如，一個全新的運動型汽車的設計過程可以在虛擬的賽車場維修道中進行，通過佩戴的VR頭顯，設計師可以圍著這輛車走動，并且在一個360度的環境中對其進行檢視。作為一個設計師，你可以在其中獲得一輛未來的汽車的完整和精確的視覺信息，就像你真正從某個用戶的汽車旁邊走過那樣。這就是VR所做到的事，而且是在這輛車并不真實存在的前提下就能做到的事。

 

 

當一輛汽車的理念得到驗證之后，福特決定要制造它，VR就會再次出現，在把設計語言變成真實的終端產品的過程中扮演一個不可或缺的角色。

 

工程師們會沉浸其中確定更好的設計細節，并且必須就產品部件、引擎、內部人體工學等設計細節做出決定。當產品的設計組合到一起時，福特沉浸式汽車環境實驗室(FiVE)會繼續進行設計，他們要開始創建一個完整尺寸的，三維的，虛擬版本的汽車，直至該產品逐漸進入生產過程。

 

也就是說，到這款汽車真正準備好建造開始，每個細節都會被仔細考慮，比如座椅、儀表盤、照明燈支架--你能想到的那些都有--會變成一個完整尺寸的，虛擬版的汽車的部件。之后，通過使用VR頭盔，設計師和工程師們可以在車的四周走動來對其進行檢查，就像這輛車真的在實驗室里一樣。

 

 

工程師們甚至還可以隨心所欲地“看透”這輛車。比如，工程師們在討論后備箱的鉸鏈結構時，可以選擇通過虛擬的透視圖來觀看后備箱的金屬結構。

 

那么，為什么要從頭來“制造”這樣一個虛擬版本的汽車呢?

 

使用虛擬現實技術，可以帶給工程實際過程極高的效率和無限的可能性。而這些對于真實的工作環境來說是非常困難的。比如說，汽車的部件會很頻繁的--并且是數字化的--被替換，以進行評估，比如乘客部分的人體工學設計，乘坐舒適度和外部面板的設計，或者儀表盤的設計等等。設計師們還可以看到汽車外部面板的一個微小的改動會如何影響到真實駕駛時的陰影和光線的反射。

 

而使用這一技術，即沉浸式VR技術的結果，就像福特所說的那樣，能夠支持頻繁的原型設計改動和工程開發過程。這一過程是可以高度重復的，并且可以接受任何必要的工程變動。比如，設計師們在設計新款野馬時，遇到了內部面板如何放置才能符合靠左駕駛或靠后駕駛版本的要求這一問題，他們就可以通過使用VR來解決。福特這樣告訴我們。
 

并且，真正酷的地方在于，設計師和工程師可以遠程協作。比如，在設計新的野馬時，位于迪爾伯恩的VR實驗室的團隊可以和澳大利亞的兄弟團隊進行合作--并且這一合作是實時的。通過使用VR技術，工程師們能夠圍繞同樣的完整尺寸的3D版虛擬野馬汽車走動，并且就其任何細節信息進行協同設計。

 

如此精細地設計虛擬汽車的細節是相當辛苦的。但是福特表示，他們通過在工程階段使用這項技術節省了大量的時間，而對數字原型進行頻繁的調整也減少了以前必須要制作的泥土模型的數量。除此之外，遠程協助還減少了差旅的成本。

 

　　
所有這些，當然都會節約開支。但是，福特認為更重要的是，這項技術加速了產品設計過程，并且允許采用更高端的工藝。福特宣稱，據他所知，自己是第一家在汽車設計過程中使用高分辨率、4K實時VR技術的汽車公司。

 

 

當設計和工程過程完成后，福特VR實驗室就開始在虛擬制造技術上下功夫了。這是一個非常重要的步驟，可以向設計和工程部分反饋重要信息。

 

虛擬制造實驗室的主要功能是評估制造這輛汽車的可行性，同時還會引入工人的工作內容。畢竟無論你能夠設計出多么完美的汽車，如果無法制造或者制造過程不安全的話，還是相當于白搭。

 

在虛擬制造實驗室中，福特的團隊會使用VR和3D打印技術來創作出虛擬的工作站，來逐步仿制出虛擬的世界各地的生產線環境。并且通過使用安裝在工人身上的傳感器，全身動作捕捉系統會提供未來生產線上的工人可能會產生的動作信息。畢竟這些動作在真實的汽車生產過程中都會遇到。

 

通過使用VR和3D打印技術，一個變速箱會虛擬地安裝到引擎上。屏幕會呈現出頭顯用戶所看到的場景。

 

 

比如，在上面的照片中，你可以看到一個人戴著VR頭顯，旁邊是一個白色的3D打印部件。這個部件就是一個真實尺寸的變速箱。這名員工需要把變速箱和引擎對齊，而這個引擎，只有在他的頭顯中才可以看到。

 

這是一個真實的測試案例，用來確保工人們能夠有足夠好的視角來把螺栓對齊，把變速箱和引擎組合起來。根據VR中得到的結果，這些數據會提供給工程團隊，并且對螺栓的長度等數據進行修改，來保證安裝工序的正常進行。

 

使用VR技術來計劃生產線流程的好處在于，如果某個產品容易被制造出來的話，那么它既能提高產品的質量，同時還可以降低工人受傷的風險。

 

比如，全身動作捕捉技術可以做到這一點，如果一個工人在組裝過程中必須伸手去取某個部件的話，福特可以測量工人的腰椎部位的受力情況，然后來評估這是否會超過對人體的安全性限制。如果確實存在這一問題，工程團隊就要做出修改。

 

再比如，使用VR技術還可以幫助計算需要多大的體力才能把車身面板舉到既定的機械臂的高度和角度。這是否會影響到不同身高的公認?如果有影響的話，是不是有必要改變流程，來適應不同的工人呢?

 

 

通過使用VR技術，能夠預測工人在未來生產線上的位置移動。這是極其有價值的數據。福特表示，自從開始使用虛擬制造過程之后，汽車制造工人們發生了顯而易見的變化：

 

1、通過使用最新的人體工學研究，減少了70%的工人受傷概率。

 

2、避免了90%的過多的運動，困難的手部動作，以及新車型上難以安裝的部件。

 

3、由于減少受傷概率，降低了75%的工傷缺勤概率。

 

 

總結一下，福特通過使用VR技術來加強設計、工程和制造過程，已經證明VR在產品研發的整個過程中都是一個強大的工具。

 

VR不僅是真實世界活動的一個精確的代用品，同時還提供了可以創作出無限可能性的工具，人們可以通過考察評估，選擇出在每個階段中最合適的應用方式，這樣一來，每個過程都能得到優化。