日前，工信部等五部門聯合印發《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃（2022—2026年）》，并在“虛擬現實+工業生產”板塊中提出要圍繞重點垂直行業領域，推動虛擬現實和工業互聯網深度融合。

虛擬現實的定義和起源

談及虛擬現實(Virtual Reality，VR)，大家可能最先想到的可能是VR游戲，無論是商場里廣泛分布的“VR體驗區”還是VR眼鏡，VR給人的第一印象就是娛樂性。加之近日諾蘭新作《邊緣世界》上線，觀眾可以跟隨女主視角，戴上VR頭盔后進入虛擬世界，一度引發全球熱議。

什么是VR？嚴格的說，VR是近年來在計算機應用方面十分活躍的技術研究領域，是信息科學領域中的一種新興技術。它以計算機視覺技術為基礎，集中體現了計算機圖形學、多媒體技術、計算機技術、數字圖像處理、人工智能、人機交互技術、顯示技術、多傳感器技術、網絡以及并行處理等一系列信息技術分支的最新發展成果，是對這些技術更高層次的集成與滲透。通俗的講，在一個虛擬世界中，人與虛擬世界可進行自然的交互，能實時產生與真實世界相同的感覺，使人與虛擬環境融為一體，即人們可以直接觀察與感知周圍世界及物體的變化。

VR是一門20世紀末才興起的綜合信息技術。1994年，美國科學家Burdea G，Coiffet曾在Electro 93國際會議上發表的“Virtual Reality Systems andApplications”一文中，提出虛擬現實技術具有的3個最突出特征：交互性(Interactivity)、沉浸感(Immersion)和構想性(Imagination)，也就是現在人們俗稱的3個“I”特性。在中國，1990年，錢學森將VR翻譯為“靈境”，還說此譯名“中國味特濃”，由此在我國，人們也將VR稱為“靈境技術”。

根據用戶參與形式的不同，VR系統一般分為桌面式、沉浸式、增強式和分布式這4種模式。其中，桌面式使用普通顯示器或立體顯示器作為用戶觀察虛擬境界的一個窗口；沉浸式可以利用頭盔式顯示器、位置跟蹤器、數據手套和其他設備，使得參與者獲得置身真實情景的感覺；增強式是把真實環境和虛擬環境組合在一起，使用戶既可以看到真實世界，又可以看到疊加在真實世界的虛擬對象；分布式是將異地不同用戶聯結起來，對同一虛擬世界進行觀察和操作，共同體驗虛擬經歷。

虛擬現實技術實時的三維空間表現能力、人機交互式的操作環境以及給人帶來的身臨其境的感受，將一改人與計算機之間枯燥、生硬和被動的現狀。它不但為人機交互界面開創了新的研究領域，為智能工程的應用提供了新的界面工具，為各類工程的大規模的數據可視化提供了新的描述方法，同時，它還能為人們探索宏觀世界和微觀世界以及由于種種原因不便于直接觀察的事物的運動變化規律，提供極大的便利。

虛擬現實與工業生產

其實，VR不僅具有娛樂性，還具有重要的現實意義。在新中國成立七十周年閱兵式上，愛奇藝就曾運用VR技術進行了5G+8K+VR全景視頻傳輸與直播。此外，隨著信息技術的發展，VR也已大量應用在汽車、煤炭及石油等工業領域中。筆者總結了VR在工業生產中的三大應用場景：

（1） 工業設計

工業設計是VR在工業生產中的重要應用場景。在工廠中，技術人員可以利用虛擬樣機技術進行仿真實驗，在進行物理樣機實驗之前對系統的相關問題進行先期研究，既減少了人力和物力的投入，又可利用最少的資源進行大量的反復的實驗，達到縮短實驗周期、降低系統實驗成本、提高實驗效率的目的，還可減少在物理樣機實驗中可能出現的意外差錯對實驗者或物理樣機的損害。該項技術一出現就受到了工業發達國家有關科研機構和企業的重視，著名的實例就是波音777飛機利用虛擬現實成功設計出來。

波音777 采用了全數字化設計，包括整機設計、零部件測試和整機裝配。所有的開發和測試都采用并行工程的方法，在不同的地點、不同的部門同時展開。利用VR技術進行各種條件下的模擬試飛。工程師們在工作站上實時采集和處理數據并及時解決設計問題。最終制造出來的波音777飛機與設計方案相比誤差小于0．001英寸，保證了機身和機翼一次對接成功和飛機一次上天成功，整個設計制造周期從8 年縮短到5年。

（2） 工業培訓

設計合理的VR場景可以極大提升員工培訓效率和效果。通過模擬真實的廠區環境和設備管網，可以讓員工培訓無障礙的在“實地”進行，還可模擬復雜的工藝流程，將原本人眼不可見的反應釜及管道的內部情況進行3D可視化展示，使操作人員能夠一目了然的了解工藝流程。

更為重要的是，在安全生產和突發安全事故培訓上，VR系統更能體現其優勢。在現實世界中無法時刻發生安全事故，而VR技術能夠將災難重現，同時科學培訓員工進行應急處置。

（3） 數據可視化

VR提供了對工業機械設備的監控和協作的新方法。VR技術可以讓用戶在中央控制室中就能整個工廠設備進行可視化監控，所有數據都能以多角度顯示。VR工業系統還可以從設備上的傳感器中導入數據，實時監控設備工作。

在日常巡檢中，員工佩戴好AR眼鏡，電力設備的3D模型便“躍然眼前”，同步疊加實時數據，直觀判斷設備工作狀態，還可收到由后臺發出的巡檢指令，作業人員只需按照屏幕指示步驟，且AR終端設備能根據現場工作的進展自動拍照留存，便于積累經驗，形成知識庫，這些都大大提高了運維效率。例如，工業一體化AR智能頭盔已經應用于電力企業巡檢作業中，國家電網、寧德核電等電力企業均已開啟5G+AR項目。

其他諸如工廠規劃、工廠虛擬展示、VR裝配、VR運維等，都是VR在工業生產中的重要場景。

總結

“工業互聯網是一個筐，什么都能往里裝”。任何信息技術與工業生產的結合都視為工業互聯網的一大范疇。隨著工業革命的不斷推進，工業數智化轉型進程馳而不息，VR+工業生產也必將助推工業從數字孿生走向工業元宇宙。