VR与3D扫描技术助力奥迪e-tron GT实现数字化规划生产
奥迪e-tron GT是首款在生产过程中完全没有使用实体原型车的奥迪车型，包括3D建构扫描、机器学习和虚拟现实技术在内的多项技术创新使之成为可能。整个装配过程，如装配程序和员工行为，都在虚拟空间进行了测试与优化，这些虚拟空间对真实世界中各处微小细节都进行了建模。虚拟规划技术已在多个基地得到了广泛使用，使数字化工作、互联工作成为可能，减少了出差或外派，疫情结束后也能大显身手。3D扫描和虚拟空间内的规划还使流程更加高效和可持续。虚拟规划的作用与3D扫描技术的重要意义传统奥迪新车生产规划过程中都需要使用多种原型车。这些原型车都是在车辆生产规划初期阶段，用手工零件打造出的一次性车型，整个过程既耗费时间，又需要巨大的成本。装配规划阶段需要使用这些原型车来定义和优化后期生产过程——例如员工的安装任务是什么？零件放在哪里可方便员工取用？整个安装过程是否可以由员工独自完成以及其需要什么步骤与工具？零件的位置之间是否会产生冲突？在奥迪e-tron GT的生产计划中，这些问题都是在虚拟世界中进行推导与回答的。每一个步骤和每一个动作都在数字空间中用虚拟现实技术进行了测试。采用虚拟规划技术的目标是确保在车辆后期生产过程中，所有生产流程都能完美匹配，确保整个生产周期实现无缝衔接，按要求按比例，精确模拟出生产过程中的每一个细节，3D扫描技术在这方面作用显著。奥迪使用特殊的软硬件设备，创建了一个实体生产设施的虚拟副本，内含车间内所有设备、工具和货架。内卡苏姆工厂园区内生产奥迪e-tron GT的Böllinger Höfe工厂也进行了数字化模拟。得益于全新的数字化规划方式，未来车辆生产可在此模型的基础上提前几年进行规划。 3D扫描技术运作方式与人工智能技术的作用在硬件方面，扫描仪对于生成相应的数据至关重要。扫描仪约两米高，下方装有四个轮子，方便员工移动。顶部是一个LiDAR (光探测和测距)单元，三个额外激光扫描仪及一个摄像头。在扫描一个空间时，两个步骤同时进行：广角相机拍摄空间照片，同时激光扫描仪精确测量空间大小，并生成周边环境的三维点云。仅内卡苏姆工厂内就有250,000平方米的生产空间已使用该技术进行了扫描。软硬件设施相互配合，将生成的点、图像和数据集转化为现有规划系统可用的整体图像。软件为基于人工智能和机器学习技术的奥迪内部开发的软件。 点云和照片结合，生成一个逼真的3D空间，该空间类似于在谷歌街景地图中看到的画面。空间比例和大小遵循一定比例，与现实相符。该软件还能自动识别空间中的所有物体，如机器、货架和系统等，还可在每次扫描后自动学习，以更精确地识别、区分和分类对象。例如，系统可以区分货架和钢梁，货架位置可在程序中更改，并在虚拟空间中重新定位，而钢梁的位置不能修改。有了这些数据，人们可从任何起点出发，虚拟巡览扫描后的生产设施，并将这些数据直接用于车辆生产规划流程。虚拟规划和虚拟现实技术的应用场合与优势奥迪e-tron GT是奥迪首款仅在虚拟环境下进行组装和相关物流流程测试，而没有使用任何实体原型车的车型。为此，奥迪准备了一个全方位的虚拟装配规划模型，即数字模型，模拟了车辆数据、材料处理、装备、工具和计划装配过程。3D扫描就是其中的一个要素。奥迪负责虚拟装配规划的Andrés Kohler解释说，数字模型是进一步创新之基础。“得益于奥迪开发的虚拟现实解决方案和数字模型，来自世界各地的同事现可在虚拟空间中会面，使用未来生产设施。他们可透过数字工作者的身影执行计划程序，还可以体验和优化我们应用中所有替换零件规划流程。”体验结果可用于基于VR应用的员工培训。 越来越多的项目开始在多个生产基地使用这些新技术。例如，奥迪墨西哥圣何塞恰帕斯工厂举行了以“生产/准备/流程”为主题的研讨会。来自英戈尔施塔特的项目团队成员也参加了研讨。以完全虚拟化的数字形象，专家们讨论并规划了奥迪Q5的中期改款和全新奥迪Q5 Sportback在虚拟现实中的生产。所有装配程序，从人体工程学设计到机器、货架和零件在装配线上的精确排列，都是联合定义和实时测试的。在集团内，奥迪是包括数字模型在内的综合虚拟现实解决方案研发的领头羊。作为一个集团项目，该项目在四环品牌的领导下继续跨品牌开展，并在越来越多的工厂进行推广。构筑和流程之外虚拟容器规划的作用虚拟规划不仅用于车辆生产流程和工作程序。如用于运输和储存敏感部件的容器（称为特殊承载器）等物体也可使用该技术进行规划。这些用于存放奥迪e-tron GT的单个特别敏感的部件（如电气模块或内部部件）的容器就是使用奥迪跨工厂、跨部门的虚拟现实应用技术进行规划，而不是多个钢铁实体原型进行规划的。虚拟容器规划的工作原理如下：鉴于所有零件都有数据集，这些数据集可在虚拟现实应用中直接按比例进行虚拟存放。如同“生产/准备/流程”研讨会一样，不同工厂的多名员工在一个虚拟空间中会面，这种方式用虚拟方式来检查定制承载器是否合适。后勤、装配规划、职业安全、质保、物流规划等多个部门的员工和供应商都参与了这一过程。他们用数字笔在虚拟容器上标出所作的改变，在这个过程中，容器经过多次装载和卸载，移动与测量。运输过程中零件的最佳安全性是该计划的目标之一，但员工或机器人也必须能够轻松抓取零件并将其从承载器上移除。一旦虚拟设计完成，人们就可以很容易地导出数据，并制造特殊承载器。 虚拟规划技术可持续性高且环保的原因有时，少即是多。虚拟规划技术可持续性高的原因有三点：·使用资源更少：奥迪e-tron GT虚拟规划技术没有采用实体原型车，不仅节约了时间，还节省了材料和资源。特殊承载器和虚拟容器规划也是同理：制造金属原型需要消耗资源和能源，而虚拟规划在很多情况下节省了这些不必要的消耗。·减少浪费：敏感部件往往用带有定制保护衬里的通用承载器运输，而不是用特殊承载器运输。这种保护衬里都是一次性的，而定制容器使得保护衬里变得多余，因此虚拟规划直接减少了浪费。·减少出差：可持续性和环境保护是减少出差的首要目标。在疫情期间，尽可能减少出差也有健康方面的考虑。虚拟规划在这方面贡献显著，那些曾经需要召开线下会议的流程现在可在虚拟空间中实现。虚拟规划开辟更多可能数字模型是在虚拟空间开辟更多可能的基础。如将虚拟规划的可能性（包括数字模型、3D扫描和虚拟现实应用）与3D打印结合起来，“生产/准备/流程”研讨会将来也可在混合现实中进行。届时，人们可通过3D打印机立即生产单个零件，而只需消耗少量资源。如此一来，人们可在虚拟空间中对单个元素进行物理测试，如评估零部件的触感和重量，这是发挥两个空间优势的关键一步。以虚拟形象在虚拟世界开展虚拟会议和协作将日益取代外派和远程出差。如今，在基于3D扫描仪创建的空间内，数字室内导航已成为可能，使用增强现实技术，机器和设备在虚拟空间中的定位可以精确到厘米。
-
2020-12-22 14:30
