对于制造商而言，使用VR可视化可减少开发物理原型的成本和时间，并降低由于设计错误而导致的返工成本。

在制造过程中使用虚拟现实的想法并不新鲜。二十多年来，它的价值已被设计师，工程师和服务技术人员证明。沉浸式环境提供可扩展的，直观的原型和设计表示，可实现现实的协作，改善决策过程并增强最终客户的信心。对于汽车，航空航天和设备制造商而言，使用VR可视化可以减少开发物理原型的成本和时间，并减少由于设计错误而导致的返工成本。借助当今的计算能力和先进的设计软件，详细的建筑和工厂流程建模更易于开发，并具有越来越高的价值。现在，对于拥有智能制造和数字化转型计划的组织来说，VR是必不可少的工具。

英联邦先进制造中心(CCAM)是当今仅有的具有交互式虚拟现实(VR)工厂模型的工厂之一，该工厂模型可以精确表示工厂中的物理机器。CCAM是一家非营利性研究与开发中心，其成员来自西门子，空中客车公司，劳斯莱斯和NASA兰利研究中心以及弗吉尼亚大学，弗吉尼亚理工大学，

和别的。其目标是为创新制造工艺和技术的开发提供协作环境，并通过行业驱动的教育途径来培养合格的制造劳动力。

CCAM的“未来数字工厂”可帮助解决最复杂的制造挑战，并用于开发最佳实践和新流程。Mechdyne Corporation的Powerwall启用了实时协作和直观的交互性，该虚拟墙提供了虚拟工厂的沉浸式视图。

CCAM研究总监Matt Stremler表示，CCAM正在使用沉浸式可视化来检查过程和性能来进行突破性的工作。“可视化工厂数据流是我们最大的挑战之一，” Stremler说。“通过虚拟现实工厂模型，我们可以与机器连接以及设备与控制过程之间传递的信息进行交互工作。我们使用的大型VR显示系统还提供了一个有用的界面，用于在恶劣或无法访问的环境中对机器人进行实时远程操作。”

CCAM的虚拟现实显示系统将工厂和/或设备的3D图像投影到8'x 14'的墙壁上，并投影到相同尺寸的地板屏幕上。用户戴上装有运动追踪器的轻型百叶窗眼镜。跟踪器监视用户的位置，方向和交互，从而实时更改屏幕上的图像以匹配用户的视角。当虚拟图像实时响应运动而移动时，用户会在虚拟工厂中感受到极为令人信服的存在感。

用户可以简单地走动或看虚拟设备，就好像他们实际在房间里一样。当“站立”在工厂模型中或检查原型机或装配体时，地面投影会给人身临其境的感觉。当规模有利于沟通和团队合作时，该系统可用于虚拟原型制作，组装测试和培训，以及显示传统的二维文档和Power Point演示文稿。

CCAM还使用头戴式显示器(D)作为沉浸式体验的替代资源。对于作为组织任务的一部分的协作工作，他们发现更大规模的VR系统是可取的，原因如下：

长时间工作通常更舒适

用户不会与实际环境隔离开来，可以与同事互动，做笔记并大致了解房间中正在发生的事情

无需共享一个或多个D即可向较大的组进行演示

当用于设计和分析产品及制造过程时，CCAM的研究人员和合作伙伴报告说，与沉浸式模型和可视化进行交互有助于更快地制定决策，并制定有助于制造商控制成本并提高安全性和质量的程序。

该设施正在进行的项目中包括测试方法，这些方法将自动机器人集成到未来的数字工厂中，以进行远程监控和工具运输。该组织还在研究大型沉浸式显示器如何在网络安全信息学中发挥作用，并使节点，交换机，路由器，防火墙和数据流的公司网络可视化。他们认为，对于制造和设计企业而言，大规模的身临其境的可视化提供了一种视角，可带来对安全风险的新见解，并可以发现常见漏洞和披露(CVE)以帮助防止可能的数据泄露。

下一代沉浸式显示器

虚拟工厂模型通过提供对未来工厂(包括数据流和流程)的更深入了解，帮助CCAM履行其使命。大规模的沉浸式虚拟现实系统是其学术，政府和行业生态系统之间进行协作的绝佳界面。

CCAM坐落在弗吉尼亚州乔治王子郡(Prince George County)的62,000平方英尺的工厂中，拥有超过35名成员，包括私营公司，当地公共研究型大学和政府机构。它的成员共享资源，包括汇集的人才，先进的工具和技术，并共同努力以培养人才并建立制造队伍。

该中心专注于自动化，机器人技术，3D打印，表面工程和人工智能，目标是提供一个协作环境，使成员可以共同开发创新的解决方案，特别是针对行业赞助，政府资助的学术研究计划以使技术有用满足现实世界的要求。

CCAM与其成员公司之一紧密合作，以从其大型显示系统中获得最大收益。其工程团队擅长帮助设计师将高度复杂的3D模型转换为包含交互性的虚拟现实应用程序。团队使用一种流行的游戏引擎创建了CCAM的数字工厂，其工具可导入设备和机械的CAD或计算机辅助设计数据，并能够创建基于物理的，动态的，交互式的零件，装配体和零件虚拟表示。整个设施，并覆盖实时信息流。

将VR显示系统集成到下一代数字工厂的趋势要求在管理软件工作流到交互式VR的转换方面具有专业知识，以用于各种计算机辅助设计工具。有可用于管理远程协作的资源，使其他地区的专家可以参与虚拟设计审查。如果组织没有资源将CAD转换为游戏引擎并创建虚拟环境，那么可以使用VR集成商和专业内容组织来帮助设计师和工程师开发可视化效果，并添加诸如真实感，特征和行为以及复杂的交互性之类的元素。

CCAM的大型VR系统旨在提供一个舒适的环境，使团队可以协作数小时来优化设计，挖掘见解，加快产品上市速度并为决策者提供信息。CCAM正在使用下一代沉浸式可视化技术，使多个观看者可以在大型VR环境中体验自己的准确视角，并戴着轻巧的3D快门眼镜分享高度逼真的运动跟踪模拟。

为了创建立体3D图像，投影仪以快速交替的顺序呈现右眼和左眼视角的单独图像。图像如此快速地交替，理想情况下每只眼睛每秒60帧，以至于观看者看起来它们同时出现在屏幕上。为了让多个查看者都能看到自己的视角，每个用户的两个图像必须同时显示在屏幕上。

CCAM总裁兼首席执行官兼飞机发动机制造商劳斯莱斯北美公司前首席财务官Will Powers认为，下一代智能工厂要取得成功，就需要自动化系统，该自动化系统应具有上下文相关性并能够适应零件的变化，流程，环境和人员。未来数字工厂

谈到在制造环境中使用沉浸式可视化的强大功能，鲍尔斯说：“自动化和人工智能是现代制造业的发展方向。大型沉浸式虚拟现实是一项重要资源，可帮助我们的研究人员和成员分享独特的观点并更好地理解开发中的系统和流程。”

未来的数字工厂将通过计算机，机械，自动驾驶汽车，先进的传感器技术和机器人技术的互连性来获得动力。这些交互的复杂性可能很难概念化，也给真正的协作带来挑战。借助其壁挂式身临其境的显示系统，CCAM研究人员和成员可以更轻松地共享概念并做出只有通过这种类型的数据可视化才能理解的发现。

增强工人的崛起

在整个设计和制造领域，虚拟现实和增强现实在实现洞察力方面发挥着越来越重要的作用，这些见解可带来更好的产品，降低的成本和更快的上市时间。拥抱这些工具将推动使制造组织成功的进步。