基于網(wǎng)絡(luò)與VR技術(shù)的機(jī)電產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)

協(xié)同設(shè)計(jì)和VR技術(shù)
在機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(Intranet, Internet)和虛擬現(xiàn)實(shí)(VR:Virtual Reality)環(huán)境下的協(xié)同設(shè)計(jì)(Collaborative Design)，對(duì)產(chǎn)品的外觀造型、結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)動(dòng)形態(tài)和動(dòng)、靜態(tài)性能進(jìn)行仿真分析和綜合評(píng)價(jià)，以便盡早地發(fā)現(xiàn)并解決產(chǎn)品方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，乃至制造和裝配中存在的問題，可以大幅度縮短機(jī)電產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低成本，提高設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量。良好的協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境，還可以使企業(yè)設(shè)計(jì)制造的各部門更好地協(xié)調(diào)一致工作，是我國機(jī)電制造業(yè)實(shí)現(xiàn)并行工程，達(dá)成產(chǎn)品的敏捷設(shè)計(jì)制造，增強(qiáng)市場競爭力的重要途徑。
復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，往往需要分布在不同部門和工作場所，具有不同專業(yè)知識(shí)背景的領(lǐng)域?qū)＜胰航M相互合作才能完成。基于Web的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，提供了一種能實(shí)現(xiàn)群組分布的機(jī)電設(shè)計(jì)專家異地協(xié)同求解復(fù)雜問題，合作完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。而在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下計(jì)算機(jī)支持的合作工作(CSCW)體現(xiàn)了信息時(shí)代人們工作方式的群體性、交互性、分布性和協(xié)調(diào)性的客觀需求。因而，分布式協(xié)同設(shè)計(jì)(Distributed Collaborative Design)研究已成為國內(nèi)外計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用研究中最為活躍的前沿方向之一，而協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境的研究則被認(rèn)為是當(dāng)前CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)仿真在更高級(jí)層次上的延伸與擴(kuò)展，在VR環(huán)境下從事設(shè)計(jì)的技術(shù)稱之為虛擬設(shè)計(jì)(VD-Virtual Design)技術(shù)。由于VR技術(shù)可以為用戶提供逼真的感覺，包括三維視覺，立體聽覺及觸覺、嗅覺等，用戶可以通過自然技能，如手摸、頭轉(zhuǎn)、身體姿勢(shì)的調(diào)整等與計(jì)算機(jī)提供的虛擬世界進(jìn)行交互作用，從而使人成為系統(tǒng)中集成的一部分，進(jìn)入了沉浸、交互、構(gòu)想(即著名的三個(gè)“I”：Immersion Interaction Imagination)的信息環(huán)境。因而，VD技術(shù)是在人機(jī)完美結(jié)合環(huán)境下的先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，它使設(shè)計(jì)者可以用各種方式表達(dá)和實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)意圖，最大限度地充分發(fā)揮創(chuàng)造力和想象力，在一種豐富自然的多維信息環(huán)境中完成一項(xiàng)工程或一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、修改、裝配、測試和試用，從根本上改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方式，使設(shè)計(jì)真正作為與產(chǎn)品的制造、裝配乃至整個(gè)生命周期緊密聯(lián)系在一起的“工程”，而不僅僅是產(chǎn)品生產(chǎn)的一個(gè)先行階段融入企業(yè)的生產(chǎn)與營銷活動(dòng)。VD技術(shù)將廣泛應(yīng)用于快速設(shè)計(jì)與快速原型(RP)、面向裝配的設(shè)計(jì)(DFA)、面向制造的設(shè)計(jì)(DFM)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)入市場的并行處理和人員培訓(xùn)及產(chǎn)品維護(hù)等領(lǐng)域，為工程設(shè)計(jì)帶來革命性的進(jìn)步。
在機(jī)電產(chǎn)品制造業(yè)中，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到在產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)周期中，產(chǎn)品概念形成與設(shè)計(jì)開發(fā)階段對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的生命周期和總成本的巨大影響。設(shè)計(jì)開發(fā)所占產(chǎn)品生產(chǎn)總時(shí)間和成本往往只有生產(chǎn)成本的10%，但其作用卻常常要影響到產(chǎn)品生命周期總成本的70%。因而，在產(chǎn)品周期較前的階段，對(duì)設(shè)計(jì)盡可能早的作出正確的決定和修改就具有重要意義。它可以大幅減少產(chǎn)品制造、裝配和維護(hù)各個(gè)階段因多次重復(fù)修正而產(chǎn)生的直接浪費(fèi)和對(duì)交貨期延誤等的損失，使企業(yè)在圍繞T(Time)、Q(Quality)、C(Cost)、S(Service)展開的激烈競爭中處于有利地位。基于網(wǎng)絡(luò)和VR的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)，正是可以在機(jī)電產(chǎn)品概念形成到開發(fā)設(shè)計(jì)階段，從專家群組合作工作的形式，到設(shè)計(jì)過程、執(zhí)行方式等提供強(qiáng)有力的支持，真正實(shí)現(xiàn)CAD、CAE、CAM…(統(tǒng)稱CAX)等的功能集成和新產(chǎn)品開發(fā)的過程集成，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。