每天上班玩VR？探秘福特虚拟实验室

lee

设备控们对于VR这个词肯定不陌生，前几天下班时，我看到有同事脑袋上戴着一个“大眼罩”坐在工位上，他并不是在睡觉，而是在用VR眼镜看着什么东西……要是能上班时间玩儿游戏时间多爽的事情，还别说，真有这样的地方可以做到。

　　VR，全名（Virtual Reality），中文大名是“虚拟现实技术”，其实它并不是新鲜产物，早在上世纪就有VR技术出现，但新鲜技术总是由于高高在上的硬件价格难以普及，近年来巨头入局让它升温并且离我们更近了一步，而VR技术存在于地球上的真正价值，并不仅仅是看电影、玩游戏这么简单，把它放在工业生产中，就摇身变成了一个高效的省钱小能手。

★ FIVE实验室——如同玩3D体感游戏

　　当我们走进一个名字很抽象的实验室的时候，一位工程师正站在房间的中央，手里拿着一个手电筒，用太空人般的节奏在寻觅着什么，他正在进行内饰设计人机工程学的体验。如果不是研发人员头上的VR设备和后面背景墙上显示的同步画面，还真是看不懂他们的世界，这就是一个叫名为“FIVE”的房间里的情景。

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FIVE≠五

　　很多朋友看到这个名字可能第一感觉都是“五”的意思，一、二、三、四去哪儿了？其实这个“FIVE”的名字并不是“五”的意思，只是一个缩写，全称是“Ford Immersive Vehicle Environment”，即虚拟**，这也是福特目前最前沿的研发项目。此实验室在全球有两个，一个在我们今天探访的位于密歇根州迪尔伯恩的福特研发中心，另一个在墨尔本郊外的《福特亚太研发中心》。

降低前期研发成本

　　简单地说，FIVE实验室的辅助对向是车辆前期的研发过程，也就是帮助设计师更高效地在各种设计方案中选择“是”和“否”，或者是进行细节的反复优化，而这些修改和优化，只要更改数据并重新生成虚拟模型就可以完成，这比反复制作实物模型要节省多了，并且工作效率也提升了一个层级，要知道如果已经进入原型车制造阶段，每修改一次细节实物模型是相当耗费精力和金费的。而实现这样的效果，就不能不提到VR技术。

　　研发人员头上佩戴的VR头盔是使用者观察虚拟世界的窗口，同时也是位置坐标，它与手套和手电筒组合成一个位置坐标“套装”，实验室四周墙壁上有19台红外线摄像头，它们会监测这个三件套装的位置坐标，并把这些坐标处理并生成CAD模型显示出来。而且这19台摄像头是为了保证精准度的冗余配置，工程师表示每个动作用其实用2-3个就可以实现。而且在目前福特正在对FIVE实验室进行整修扩建工作。

　　工程师戴上这套设备后，就可以围着车辆全方位游走观察车辆上所有的细节，车内、车外、透明车身、手绘效果、模具效果、实际效果，甚至可以看结构的截面，你可以用手中的遥控器来这些模式中切换，外部内部所有结构尽收眼底。

　　如果你是一个细节控的游戏玩家，一定会喜欢它的，我想福特的研发人员工作时也乐在其中吧，而我这样的屌丝PC用户也只能是把膝盖留在这个实验室了。

　　虚拟研发除了节省研发成本外，提升工作效率也是很显著的，这可以大幅度缩短一款新车的研发周期，足不出户就得到很多信息。举个例子，在虚拟模型中，可以将车放置在不同的虚拟场景中，有码头、公里、沙漠甚至一些美国一些经典的地点，并有白天黑夜可以选择，这样就可以在不同的光线环境下观察车身线条造型营造的立体效果，而完成这些动作用分钟为单位计算就行，更多时间针留给更重要的事情——讨论优化方案，用真车完成这些场景的观察，快慢也要以天为单位计算的。另外还可以对于车门等部位缝隙、车辆配置等进行虚拟体验。

模拟的相当细腻！

　　在短暂的展示过程中我发现了一个很让人有好感的细节，工程师在模拟车内视角观察时，我发现前风挡玻璃的边缘居然模仿出了折射的效果，正当我对此有所思的时候，工程师就对我聊了一句特别应景的解释：这套系统可以模拟出玻璃的透视和折射，包括中控台在阳光下是不是会在风挡玻璃上形成倒影影响驾驶等，这种精细度已经远超我的想象。

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★ 虚拟制造实验室——面对制造环节

　　走进这个实验室的时候，感觉与上面介绍的FIVE实验室大同小异，硬件同样是虚拟现实操作设备和红外监控设备，不过实验室中央的一套变速箱模型告诉我们这个不是用来研发整车的屋子。简单地归纳一下：上文说的FIVE实验室是针对产品研发设立的实验室，而虚拟制造实验室是针对生产环节优化设立的实验室。

　　制造过程中很难做到全优，所以不合理的环节就有可能出现问题，比如工序设定、设备安装的不合理造成的零件的损失、安装过程中出现的误差、人机工程学和工件重量的问题给工人健康的负面影响甚至是工伤。

　　在当前的汽车生产流程中，总装车间需要组装的零件繁多并且操作难度较大，也是汽车生产四大工艺中人工参与操作最多的车间，所以对于操作流程的人机工程学优化的是很有必要的，也是虚拟制造实验室面对的最主要的对象。

　　在这个实验室上班可不是天天在虚拟世界里玩游戏那么简单，这是用一个团队的力量去解决未来可能发生在生产线上的N种问题，优化的方面大致可归纳为：工人动作幅度、手工装配的困难和新车零部件模拟安装。工程师在说到工作量的时候表示，在这项技术投入到研发项目中后，每款新车发布之前，人机工程学专家都会对将近1000次虚拟装配作业评估，我想福特的员工会为他们的领导点赞的。开个脑洞，是不是福特未来新的生产岗位的招聘工作推荐是不是都会更顺利？

　　虚拟制造实验针对的对象是全新车型的生产线，而不是现有生产线，比如福特在今年正在进行优化的是未来在2021款福特探险者生产线流程，也就是能尽可能早地排除可能会影响生产的因素，如果后期在对于生产线进行优化的改造，就会花费更多没必要的资金。就好比一栋新房子整体装修，管路埋线工作都做的很完善，那么成本和效果都是很让人舒服的，如果完工的时候发现还需要改动基础细节，那这动静和成本要比一次到位多出不少，一个道理。

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　　由于这次我们看到的部分只是用于展示的模型，更多的信息是没有机会看到的，但无论是针对产品研发的FIVE实验室还是针对生产优化的虚拟制造实验室，他们的实验室数据都是会共享于全球其他地区的研发中心，为了提升传输效率，福特在所有中心都安装了FIVE实验室的设计软件，而传输的只是一组数据，这样共享的成本也会大大降低，所以同步把玩一辆虚拟现实的模型车就如同一场高大上的视频电话会议。

3D实物模型

　　虚拟现实技术的优化能力是传统模式不能比拟的，但不能完全替代传统，对于除了用VR模拟出总装车间内的操作情况外，这个实验室还可以制作1:1的3D打印零件模型，手臂粗细各异的员工可通过3D打印模具测试汽车装配部件上的空隙大小，实际用手操作感受安装空间是否合理，同时可以更好地控制误差率。

　　由于车辆不同部位使用的材料特性是不一样的，有硬质的钢、玻璃，还有软质的橡胶类零件，所以一些特殊部位还需要加上材料属性的因素，比如需要在汽车某个管路交错的部位安装一个零件，纯聊虚拟模型或3D打印物理模型可能都会得出一个“这个部位不好下手操作”的结论，但是如果加上材料因素，那么软管可以视为基本不影响操作的，所以单独某种模式都不能称王，各方面合理的搭配起来才能让研究结果最优化。

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★ VIRTTEX实验室——收集用户反馈

　　VIRTTEX是福特研发中心另一个实验室的名字，是一套环境模拟+VR模拟的综合模拟设备，也是一个相对较为成熟的模拟技术，这个实验室从建立至今已为福特效力10多年的时间。它的主要研究对象是部分主动安全功能或者是驾驶者在模拟行驶环境中，而从参与者实际感受来说，都比纯虚拟现实的世界真实了许多。

　　实验室中最显眼的就是一个白色的球体，大概两层楼高，看过4D电影（有的地方还叫5D是吧……）的朋友可以轻松脑补，体验过程就像玩一个超级真实的驾驶类游戏一般。球体的内部有一台真车，在这台看似普通的车上装配了各种电脑和传感器，车厢B柱之后的空间被塞得满满的，坐在车内观察到的后方视野是靠显示屏实现的，车窗外的一切也都是是虚拟影像，打个形象的比喻，就是把汽车影院的荧幕换成天文馆的球幕的效果，要是家里能有这样的游戏机该多好。

● 视频展示：

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　　在这个实验室内主要研究的项目多为关于主动安全类，通过采集驾驶者遇到不同情况的反应，来逆向优化并线辅助、车道偏离预警系统、主动刹车等功能这些功能。此外，这里也可以对车辆上一些功能在行驶中使用的方便度进行优化，比如行驶中操作多媒体怎么能更便捷、更安全，福特新一代车型将搭载的SYNC 3系统的UI优化就是在这里进行的。

　　与前文介绍的两个虚拟实验室相比，除了虚拟程度上有所区别，参与模拟的人员也是不同的。FIVE实验室和虚拟制造实验室的参与人员都是研发人员，工程师、设计师和各领域的专家，而VIRTTEX实验室主要是用来收集用户习惯反馈的，福特会对先进性摸底调研确认合适的用户，之后用邮件形式通知用户来参与体验，目前已有4000多人在此模拟器中进行过体验。

结束语

　　做生意都讲究的是利润最大化，一台汽车的研发成本绝对是汽车总成本的重中之重，而虚拟化研发也就成了情理之中的产物。而且这种在虚拟化的模式下，可能会有更多的增值利益，或许有一天我们会直接在网络上去帮助一个汽车厂家设计、或许我们的子孙就不知道有4S店是什么，只是静静地在电脑前了解一款产品的一切、甚至是先开着它跑跑赛道试试怎么样……或者造车和买车这些事儿在未来本就是一场游戏。