中國工程院院士譚建榮:產品數字孿生與汽車智能制造關鍵技術趨勢
美國學者創(chuàng)新性比較強,它能夠在50年以前就提出了虛擬現實概念。1970年推出一個虛擬現實系統(tǒng),英文就叫virtual reality,80年代美國宇航局就用虛擬行星探測來研究火星的探測,90年代宇航員利用虛擬現實完成了航天飛機的修復工作,并且用虛擬現實技術來實現波音747獲得了成功。2014年Facebook收購Oculus公司,虛擬現實成為一個熱點。2012年Oculus公司工程主管做VR的設備,4個月成功籌備了200多萬美元,最終融資7000多萬美元。
虛擬現實廣泛應用在軍事、教育培訓、建筑、娛樂、展覽、工程制造6個領域,而最重要的領域就是工程制造。虛擬現實與汽車裝備設計制造的結合是一場工業(yè)領域劃時代的革命。
美國福特公司使用Oculus虛擬現實,檢查汽車整個外觀和內部的測試,并且查看特定的細節(jié),比如中控臺和內側板等等,僅用一年時間,福特公司就用這個技術檢查了193款虛擬汽車中的13.5萬個器件,這是人工檢查不可能完成的。而用虛擬現實技術就可以把它放大、增強,能夠反映實際制造造成的缺陷,這也是我國汽車企業(yè)與國外企業(yè)有差距的,換個角度說我國國產品牌還是有上升空間的。
美國通用建立大數據中心,在大數據之中已經有三個BP數據在網上,包括產品的研發(fā)、采購、物流、質量、制造、客戶服務、銷售等。大數據分析后及時反饋,有助于設計師優(yōu)化汽車,讓汽車更加安全可靠,使每輛汽車節(jié)約制造成本。
美國谷歌2014年宣布完成第一輛全功能無人駕駛汽車,并且在2015年真正上路測試。無人駕駛汽車每秒收集750MB傳感器數據,并根據這些數據判斷行駛方向和速度,監(jiān)測前方障礙與事故,并且判斷突然出現的人或者動物。
近年來,無人駕駛汽車搞得火熱,不少汽車公司不斷加大投入。中國有兩個提法,科技部提無人駕駛汽車,工信部提智能網聯(lián)汽車,而現在更多的人搞智能網聯(lián)汽車。那么,無人駕駛汽車存在什么問題?有人說在技術上沒有問題,主要還是安全問題、法規(guī)問題、交規(guī)問題、人力問題等等。
最近,美國波音公司有兩架飛機掉下來,根據分析問題在于人工智能程序,這對無人駕駛汽車行業(yè)打擊很大,很多人認為人工智能開飛機都開不了,汽車更難了,因為路況更隨機、更復雜。我認為無人駕駛汽車在中國真正要上路還很長,不過,把人工智能應用于輔助駕駛是一個很好的應用。
科學的進步、產品的進步,一方面靠社會需求拉動,一方面靠技術發(fā)展需要,還要考慮現實性和可能性。新的事物搞研究是沒有問題,但真正要商業(yè)化推廣需要克服很多障礙。所以我認為可以研究無人駕駛汽車,但要使其真正具有競爭力,必須考慮它的成本、安全性、法規(guī)性。
汽車已經成為大眾的產品,一定要考慮它的經濟性和競爭性。德國奧迪將虛擬現實運用到生產線,用3D投射和手勢控制,可以使流水線工人在三維虛擬空間內完成對實際產品裝配工作的預估和校正。奔馳開發(fā)了一個虛擬駕駛系統(tǒng),在虛擬環(huán)境中,汽車可選裝的功能評價、外觀內測評價、人機工程分析,是非常先進的技術。
英國克萊斯特通過消費者來帶虛擬頭盔,配合語音展開整個汽車工廠之旅,現場消費者可以看看車是怎么制造的。車輛分解成不同界面的單元,而且全部在觀看者的視野范圍,通過穿戴式虛擬眼鏡,消費者可以看到克雷斯特、美國密西根州的裝配工廠、車身和儲藏車間,展示整個車輛的制造過程。
英國捷豹路虎開發(fā)了一套全新可顯示虛擬圖像的擋風玻璃,在駕駛過程,該擋風玻璃能夠通過數字和圖形來表現道路限速、衛(wèi)星導航等信息,并告知危險狀況。除了提供一般的道路信息,這套虛擬擋風玻璃系統(tǒng)還能夠通過增強現實的方式與現實道路指示線進行圖像疊加,高亮顯示正確的行駛路線、剎車位置、路線規(guī)劃。
日本馬自達也在車身采用可視化數據樣機模型,讓工程師能夠可視化看到發(fā)動機內部結構、燃油效率、發(fā)動機的性能改進等。
我們可以看出,整個汽車工業(yè)虛擬現實研究的現狀,從虛擬仿真發(fā)展到虛實融合。從幾何建模發(fā)展到物理建模,從階段性的性能仿真發(fā)展到全生命周期的仿真等。
在汽車工業(yè)裝配工藝仿真、加工工藝的仿真、產品設計等方面,我們團隊也做了很多工作,結合汽車生產線、裝配線也融合了汽車大數據、智能制造等等。我們歡迎在座各位汽車領域的專家有機會來到浙江大學進行技術交流、項目合作。
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