中国工程院院士谭建荣:产品数字孪生与汽车智能制造关键技术趋势
美国学者创新性比较强,它能够在50年以前就提出了虚拟现实概念。1970年推出一个虚拟现实系统,英文就叫virtual reality,80年代美国宇航局就用虚拟行星探测来研究火星的探测,90年代宇航员利用虚拟现实完成了航天飞机的修复工作,并且用虚拟现实技术来实现波音747获得了成功。2014年Facebook收购Oculus公司,虚拟现实成为一个热点。2012年Oculus公司工程主管做VR的设备,4个月成功筹备了200多万美元,最终融资7000多万美元。
虚拟现实广泛应用在军事、教育培训、建筑、娱乐、展览、工程制造6个领域,而最重要的领域就是工程制造。虚拟现实与汽车装备设计制造的结合是一场工业领域划时代的革命。
美国福特公司使用Oculus虚拟现实,检查汽车整个外观和内部的测试,并且查看特定的细节,比如中控台和内侧板等等,仅用一年时间,福特公司就用这个技术检查了193款虚拟汽车中的13.5万个器件,这是人工检查不可能完成的。而用虚拟现实技术就可以把它放大、增强,能够反映实际制造造成的缺陷,这也是我国汽车企业与国外企业有差距的,换个角度说我国国产品牌还是有上升空间的。
美国通用建立大数据中心,在大数据之中已经有三个BP数据在网上,包括产品的研发、采购、物流、质量、制造、客户服务、销售等。大数据分析后及时反馈,有助于设计师优化汽车,让汽车更加安全可靠,使每辆汽车节约制造成本。
美国谷歌2014年宣布完成第一辆全功能无人驾驶汽车,并且在2015年真正上路测试。无人驾驶汽车每秒收集750MB传感器数据,并根据这些数据判断行驶方向和速度,监测前方障碍与事故,并且判断突然出现的人或者动物。
近年来,无人驾驶汽车搞得火热,不少汽车公司不断加大投入。中国有两个提法,科技部提无人驾驶汽车,工信部提智能网联汽车,而现在更多的人搞智能网联汽车。那么,无人驾驶汽车存在什么问题?有人说在技术上没有问题,主要还是安全问题、法规问题、交规问题、人力问题等等。
最近,美国波音公司有两架飞机掉下来,根据分析问题在于人工智能程序,这对无人驾驶汽车行业打击很大,很多人认为人工智能开飞机都开不了,汽车更难了,因为路况更随机、更复杂。我认为无人驾驶汽车在中国真正要上路还很长,不过,把人工智能应用于辅助驾驶是一个很好的应用。
科学的进步、产品的进步,一方面靠社会需求拉动,一方面靠技术发展需要,还要考虑现实性和可能性。新的事物搞研究是没有问题,但真正要商业化推广需要克服很多障碍。所以我认为可以研究无人驾驶汽车,但要使其真正具有竞争力,必须考虑它的成本、安全性、法规性。
汽车已经成为大众的产品,一定要考虑它的经济性和竞争性。德国奥迪将虚拟现实运用到生产线,用3D投射和手势控制,可以使流水线工人在三维虚拟空间内完成对实际产品装配工作的预估和校正。奔驰开发了一个虚拟驾驶系统,在虚拟环境中,汽车可选装的功能评价、外观内测评价、人机工程分析,是非常先进的技术。
英国克莱斯特通过消费者来带虚拟头盔,配合语音展开整个汽车工厂之旅,现场消费者可以看看车是怎么制造的。车辆分解成不同界面的单元,而且全部在观看者的视野范围,通过穿戴式虚拟眼镜,消费者可以看到克雷斯特、美国密西根州的装配工厂、车身和储藏车间,展示整个车辆的制造过程。
英国捷豹路虎开发了一套全新可显示虚拟图像的挡风玻璃,在驾驶过程,该挡风玻璃能够通过数字和图形来表现道路限速、卫星导航等信息,并告知危险状况。除了提供一般的道路信息,这套虚拟挡风玻璃系统还能够通过增强现实的方式与现实道路指示线进行图像叠加,高亮显示正确的行驶路线、刹车位置、路线规划。
日本马自达也在车身采用可视化数据样机模型,让工程师能够可视化看到发动机内部结构、燃油效率、发动机的性能改进等。
我们可以看出,整个汽车工业虚拟现实研究的现状,从虚拟仿真发展到虚实融合。从几何建模发展到物理建模,从阶段性的性能仿真发展到全生命周期的仿真等。
在汽车工业装配工艺仿真、加工工艺的仿真、产品设计等方面,我们团队也做了很多工作,结合汽车生产线、装配线也融合了汽车大数据、智能制造等等。我们欢迎在座各位汽车领域的专家有机会来到浙江大学进行技术交流、项目合作。
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