2013年4月26日，由大連交通大學主辦，曼恒數字技術有限公司協辦的“虛擬仿真助推工業和教育信息化”交流會在大連交通大學圖書館會議室舉行。在交流會開始前還進行了大連交通大學虛擬仿真實驗室的揭牌儀式，宣告該實驗室正式投入使用。該實驗室采用了曼恒公司G-FlOAt虛擬仿真系統平臺，并使用了該公司自主研發的DVS3D虛擬現實軟件技術引擎，打造出了集教學、研究、開發等多項功能國內一流水平的虛擬仿真平臺。該項目前后歷時3年，曼恒公司在這個項目中傾注了大量的心血，虛擬仿真平臺最終成功交付并投入使用。本次項目也獲得了大連交通大學校領導的一致好評，成為了業內一個新的應用典范和成功案例。
圖1 大連交通大學虛擬仿真實驗室揭牌儀式
圖2 “虛擬仿真助推工業和教育信息化”交流會
本次活動也是曼恒公司開展虛擬現實領域“燈塔之行”的首站，曼恒公司也寄希望通過這樣的活動齊聚專家智慧、分享寶貴經驗，為虛擬仿真在國內更多行業更多領域的應用助力，真正提升中國高校和企業的軟實力。
在活動現場，e-works記者也親身感受了這個平臺的魅力，站在巨大的折疊屏幕面前，呈現在記者眼前的是一個接近真實環境的三維場景，并感覺自身已經融入其中，場景內的大型設備仿佛就在身邊，觸手可及。值得一提的是該系統通過先進的無線紅外追蹤技術，任何一個微小的移動動作都可以使眼前的場景發生改變，使記者的視角隨身體的移動不斷的產生變化，可以自由查看場景中的每一處角落、每一處細微的結構，始終感覺自身沉浸于一個真實的環境中。
圖3 技術人員現場講解
圖4 三維場景
除了體驗G-Float所實現的三維立體場景環境外，在演示過程中，技術人員還通過該虛擬現實系統為記者打開了一個具有復雜內部結構的三維零件模型，通過一些簡單的操作就可以在一個沉浸感很強的真實環境下對三維零部件模型進行全方位審查，也可以進行裝配、剖切、測量等操作，通過沉浸式的環境來模擬真實操作。相信平臺投入使用后一定會產生非常好的反響，同時也會創造巨大的經濟效益和社會價值。
圖5 虛擬現實系統平臺演示1
圖6 虛擬現實系統平臺演示2
真誠合作 攜手共贏
在本次活動中，e-works記者有幸采訪到了大連交通大學的關天民副校長，就虛擬仿真技術、該項目設立的初衷、以及未來實驗室的使用規劃進行了深入的交流。
在采訪過程中，關校長高度評價了這次與曼恒公司的合作：“在合作過程中，曼恒公司方面在設備、軟件、技術服務、培訓等方面給予了全力的支持，使項目獲得了巨大的成功，這與雙方的真誠合作是密不可分的”。另外關校長還透露，未來大連交通大學的虛擬仿真實驗室還將與曼恒公司繼續開展合作，共同承擔一些高水平的虛擬仿真試驗項目，立志將該實驗室打造成東三省的知名品牌。
圖7 大連交通大學關天民副校長
回顧本次合作過程，不難看出，大連交通大學非常關注虛擬仿真技術的應用，尤其是一些前沿應用，并且也深知虛擬仿真技術應用的價值所在。大連交通大學原名大連鐵道學院，是東北地區惟一一所以軌道交通為特色的高等學校。該校創建于1956年，時為大連機車車輛制造學校，1958年升格為大連鐵道學院，2004年5月經教育部批準更名為大連交通大學。
從大連交通大學的研究歷史和研究方向來看，虛擬仿真技術一直處于一個非常重要的地位。在采訪中，關校長為記者介紹了學校的虛擬仿真技術在鐵路行業發展過程中的一些廣泛應用。
大連交通大學是整個北車集團虛擬樣機研發的平臺，其虛擬樣機技術涵蓋疲勞可靠性、碰撞，動力學以及模擬各種各樣的工況等非常全面的虛擬仿真技術，實現了在虛擬環境下對整車的驗證分析過程，并且應用的非常深入，在國內具有很高的影響度。
這次建立的虛擬現實系統為學校未來的科學研究提供了一個更好的平臺，完善了學校科研與試驗體系，可以進一步開展一系列應用基礎研究，實現關鍵技術突破，同時能夠有效提高相關應用創新能力，進一步提高學院教學水平與質量，使該校的研究水平上升到了一個新的高度，也為未來推動技術進步和社會發展能夠做出更多的貢獻。
虛擬仿真創造現實價值
虛擬仿真技術是計算機技術、信息技術、網絡技術，包括其它各項新的技術的集成，在這些技術不斷進步的基礎上獲得了“井噴”式的快速發展。虛擬仿真技術的難點就是仿真，把虛的東西變得像“真”的一樣，包括其內在的各種特性，只有這樣才能發揮虛擬仿真技術的最大優勢。
從工業角度來看：大型飛機、動車的虛擬仿真、虛擬樣車技術、虛擬仿真實驗技術等的應用會極大縮短產品的開發周期。另外，新產品的性能通過應用虛擬仿真技術進行驗證可以讓設計師了然于心，對自己的產品可靠性有很大的信心。
從教育角度來看：虛擬仿真技術的應用前景應該更廣闊。現在的虛擬技術包括實驗、仿真、虛擬、虛擬裝備等方面，如果要把這些設備真實組建在實驗室里，會存在很多困難，如資金問題、空間問題、時間問題。但如果建立一個虛擬的試驗室仿真平臺，就能夠使學生身臨其境，更好地掌握知識。
虛擬仿真技術就像物聯網技術一樣，應該滲透到工業部門、國民經濟活動的各個領域，有很大的提升空間，該領域前途非常光明。大連交通大學對這項技術的發展一直給予高度的關注。“隨著虛擬仿真技術不斷向前邁進，它將會有一個更高更廣闊的發展前景。未來幾年，虛擬仿真技術將會成為工程部門非常重要的技術工具和手段。”關校長說道。
從未來工業發展的角度來看，確實也是這樣，虛擬仿真技術的應用勢必能夠為企業工程部門創造更多的價值。因為隨著沉浸感、交互、真實感等技術進一步完善，虛擬仿真技術必將會得到越來越深入廣地應用，虛擬仿真技術將來在工業部門可以用來替代試驗技術，并在技術培訓、研發、縮短新產品開發周期等各個方面取得效益。
目前，大連交通大學虛擬仿真實驗室是省級高校人機工程重點實驗室、省級運動與康復器械重點實驗室、市級工程實驗室，這三個平臺通過借助虛擬樣機、虛擬仿真的環境將會成為大連市、乃至整個遼寧省在人機工程科學方面的一個公共的平臺，并提供全方位、專業的服務。為了更好的詮釋這次項目的價值，在采訪中關校長還介紹了學校未來針對這套虛擬現實系統的應用規劃，主要分為三大部分：
- 實現基于人機工程的個性化輪椅、特種輪椅定制
眾所周知，大連交通大學擁有我國首家研究輪椅技術的機構即貝林輪椅技術研究中心，這是世界輪椅基金會和大連交通大學于2004年在大連交通大學成立的，該研究中心有多項研究成果在國內領先，有的還達到國際先進水平。大連交通大學在輪椅設計方面具有非常豐富的經驗，但時常會面臨一些棘手的問題，那就是如何實現輪椅個性化定制以及滿足人機工程學的要求。
在外界看來，輪椅是一個普通、通用化的產品。其實不然，輪椅是一個個性化非常強的產品，受到很多關鍵因素的制約，因為每一名殘疾人都有不同的體形、高矮和殘疾程度，并且他們也有不同的個性化需求，比如收入水平不同對材料的需求也不近相同，另外其色彩、適應度、舒適度等方面的要求也很多。
大連交通大學通過這次虛擬仿真項目的成功實施，可以真正的建立一個產品的虛擬平臺。具體的實施方案是通過三維掃描儀先將使用者的各項基本數據掃描并導入到平臺中去，形成一個真實的使用者模型，同時也將根據使用者的基本數據所設計的輪椅模型導入到平臺中進行相互匹配，也就是我們常說的進行人機工程中的人機匹配，來驗證匹配后的環境適應性、人機之間的合理性；同時還有輪椅的強度性、運動性、碰撞性、極限運動是否滿足各種各樣的條件。通過這樣的虛擬環境，每一名殘疾人將根據自己的不同條件、不同需求，獲得適合自己的個性化輪椅。
圖8 DVS3D應用于產品生命周期的數字化設計與制造環節
“未來在全國各個地方，只要通過采集一些需要的數據輸入平臺，就能夠在虛擬環境中造出這個虛擬的產品，經虛擬裝配驗證合格后，生成制造用圖紙，輪椅生產企業就可以根據圖紙快速生產出符合不同人群需要的個性化輪椅，類似現在的個性化汽車的制造流程一樣”關校長說道。
- 顱骨鈦合金修復假體
近十余年來，由于醫療事業的迅猛發展和人們對醫療效果追求的提高，修復重建外科學得以逐步形成并迅速發展。顱骨的修復重建作為其重要組成部分，是開展最早的領域之一。由于顱骨結構的復雜性，對于其缺損的修復，一直是修復重建外科學具有挑戰性的課題之一，據關校長介紹，虛擬仿真技術在這項課題中的應用具有非常大的價值。在虛擬仿真的環境下，通過虛擬裝配和檢驗可以有效保障修復假體與缺損部位的貼合性。
在未來，病人進入醫院后，將顱骨缺損的部位照完彩超以后，可以直接把數據快速導入虛擬現實仿真平臺中，通過平臺使缺損部位在虛擬的環境下與設計的鈦合金修復假體進行擬合、重構，同時還可以進行性能測試、分析。如果在虛擬環境下通過檢驗，就可以直接在數控機床里進行加工，快速、精確的完成顱骨鈦合金修復假體的設計工作。“我們的目標就是面向全國并在患者進入醫院的48小時內，完成這種符合患者本身需要的顱骨鈦合金修復假體的設計工作”關校長信心十足的談到。據了解目前該技術已處于研究階段，并已取得階段性研究成果，實物樣品已經成功完成。
- 深入教學領域，大力發展教育信息化
自從擴招以來，學生的實踐環境一直是困擾很多高校的一個難題，始終沒有得到徹底改善，目前學生的動手能力、實踐能力、工程意識下降的比較厲害，主要原因是學生沒有那么多機會親臨現場。通過這次合作，可以把原來學生不容易去的實踐環境，利用虛擬仿真的技術演示出來，讓學生可以親臨生產一線，還原工業企業的生產原貌，加深對學科的理解。
通過仿真技術在教學中的應用，可以大大的提高學生的實地動手能力，也是一座讓學生與真實環境對接的橋梁。教育信息化的推進一直是大連交通大學非常關注的一個問題，并且各項先進的信息技術都得到了非常廣泛的應用，大連交通大學虛擬仿真實驗室將會成為利用虛擬環境打造工程教育實踐中心的一個典范。
后記
在這次采訪中，留給記者印象比較深的地方是關校長描述虛擬現實平臺未來的幾個應用場景，在工業應用中，虛擬現實平臺重新定義了我們以往的產品研發流程，使設計數據被完整保留，讓設計方案能夠真實的展現眼前，并進行人機交互、評估設計結構合理性等一系列工作，成為了產品數字化設計制造中不可或缺一環，極大提高了產品設計的效率。在教學應用中，學生們不但有機會體驗最前沿的虛擬現實平臺的應用，而且還能夠在虛擬的環境下去學習了解日常課本中難以理解的陌生工業場景。
隨著虛擬現實技術的不斷進步，未來將會快速滲透到工業應用的各個領域，如虛擬造型、虛擬設計、虛擬工藝制造、虛擬裝配等。它不僅為我們創造了更為自由的工作環境，而且從根本上動搖了一些曾經被視為經典的設計創新體系。虛擬現實技術的推廣和應用將使工業的思想概念、開發方式、組織形式、市場競爭及人才培訓方面產生全方位的創新和變革。在虛擬現實技術的未來發展中，虛擬產品和真實產品之間的界線將會變得越來越模糊。
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