当“虚拟实景”遇上“汽车设计”，二者会擦出怎样的火花？

丢掉鼠标、丢掉键盘

一款新车型从开始研发到投入批量生产，一般需要3年至4年。在十年之前，这个过程通常需要5年时间。而现在，软件业继CAD（计算机辅助设计）和PLM（产品生命周期管理软件）之后，希望再次全面介入并极力简化汽车设计流程。

如果虚拟技术可以看做是CAD和PLM的延续，一种软件与硬件结合的新阶段，那么这些技术进入汽车业的原因是共同的—降低成本和全球化协作。这也是汽车业从航空业借鉴经验的根本原因。在汽车生产设计环节，汽车数据交换最频密的阶段，解决数据方面的难题，显然是软件企业更具有优势。

最新的虚拟实景技术的基础是Kinect，是微软两年前为其游戏设备XBOX360专门设计的体感外设。西门子和微软开发的技术基础也是虚拟仿真，并加入了体感技术。利用Kinect的即时动态捕捉、影像辨识等功能，用3D摄像头实时追踪并捕捉人体动作，输入到高速计算机内进行分析处理，继而在专门开发的汽车设计软件的配合下进行人机交互操作。

在接受采访时，西门子工业软件Teamcenter产品市场经理赵继政介绍说，汽车设计师在Kinect前面做出手势动作就能够隔空移动、旋转屏幕中出现的3D数字化模型，并可以从多个角度对其进行检视。

这种方法让汽车设计师摆脱了传统的鼠标、键盘，带来了全新的工作体验。相比传统的2D设计，这样的3D设计方案更逼真、精准，能大幅提高效率，是一种更先进的辅助工具。在以生产速度和规模取胜的汽车行业，制造商们最迫切的诉求就是尽量缩短新车型的开发时间，以尽可能低的成本生产更多的汽车。

“按需生产”成为可能

我们来总结一下关键词：计算机、虚拟、数据，它们都使得汽车研发效率大大提升，高效的秘诀则在于背后的数据管理系统。汽车研发是一个非常复杂的过程，它需要设计、工程、生产等多个职能部门的相互协作，这些部门在负责各自的环节时都会产生大量的数据，为了确保整个生产流程的顺畅运行，所有的数据都需要及时得到协调、处理。

“虚拟化”所带来的挑战，下一步会集中在怎样处理那些越来越海量的数据上。在沃尔沃的虚拟工厂中，一个厂大概需要生成800亿个点云数据—一个“点云”就是一个位置的三维坐标，而沃尔沃是将全球范围内的8至10个制造工厂都部署虚拟工厂。在一个工厂区域内，查看一 个区域内的数据有时需要下载5至6GB的数据量，沃尔沃目前还没有完全成熟的解决办法。它正在与西门子和达索等公司合作，开发更好的智能运算系统和数据管理系统。

现在我们可以想象一下，如果对于海量虚拟数据的处理已经不是问题，那么类似的体系是不是会进一步引入到汽车的零部件供应商中？到那时，供应商与制造商就可以同时同步参与到汽车的生产环节中，加快零部件的库存流转速度，甚至汽车也可能做到真正的“按需生产”。

“虚拟”带来无穷想象

在设计环节，如果虚拟和软件技术进一步发展，我们同样还可以看到更多东西。Kinect等工具被引入至少可以表明，设计师们会获得更精确和高效的设计手段，逐步减少对于实物模型的依赖程度。

在福特汽车位于德国科隆的3D CAVE虚拟设计工作室里，工程师已经可以通过3D虚拟系统对新车内上千项设计细节进行评估、优化，而不必需要在面前摆放一辆真实的汽车。在这里，工程师 身处一个由三面白色的墙壁和屋顶构成的空间内，位于中间的是一个汽车内饰模型。3台投影设备将车辆的3D影像投射到墙壁和屋顶上，当工程师坐上座椅，借助 偏光眼镜和移动感应红外线系统，就如同坐进了一辆汽车之中并可以感受车内各项设施，可以验证车身内外饰的外观是否与设计意图吻合，快速评估各种设计方案。

按照福特汽车欧洲虚拟实景技术负责人Michael Wolf的说法，传统方式中，如果要制造3个不同的前柱设计模型，并将其装配到测试车中，通常需要耗费10天的时间。而通过虚拟实景技术，仅需要一两天就能完成。

雷诺汽车公司用3D虚拟实景系统投射7000万像素的高清虚拟图像，为设计师带来更好的感观体验。它是由19台高清放映机组成的，可以在每块分辨率达到4096×4096的5块高清面板上形成立体影像。

这套虚拟系统还采用了动态捕捉技术，实时记录使用者的头部位置。在这种条件下，即便设计师不佩戴头盔等装置，当头部处于不同的位置时视角也会改变，虚拟实景的图像也跟着移动了。为了提升模拟环境的真实度，雷诺还研究将各种车载传感器加入到这个3D虚拟实景系统中。未来，测试者在“虚拟汽车”内能感受到发动机噪声，轮胎在路面滚动的声音，以及通过座椅的振动感受到路面的起伏不平。

新技术最终“殊途同归”

最终，汽车行业涌现的各类新技术可能都殊途同归—用数据协同、优化生产过程来提高效率，通过减少实物制作来降低成本。新的3D打印技术甚至还能够将二者推进得更快。它能够通过粉末或者液态树脂，快速打印出各种形状复杂的零部件样品。在过去，设计人员通常要花上大量的时间和材料，通过传统铸造工艺才能得到这些样品。

通用汽车在更新雪佛兰迈锐宝的设计时就曾借助3D打印技术，打印出了迈锐宝正副驾驶座之间的控制台。新增了两个可以连接智能手机的插槽，还将一个全新的前脸设计打印出来，用于进行空气 动力学以及风洞测试；福特汽车也利用3D打印技术，将3种不同的树脂用于同一零部件，从而让打印出来的零部件内部具备不同的软硬度。

一家美国公司甚至打印了一辆汽车。今年2月，美国KorEcologic公司打印出了一辆汽车Urbee 2。这辆汽车有3个轮子，全车只有金属的底盘和发动机用传统工艺生产，其余部件都是塑料材料打印而成。设计师JimKor称，从设计、打印到组装、调试， 整个过程大概花了2500小时，共耗资约5万美元。

当然Urbee 2还只是一个试验项目，受打印技术限制，它看起来像是安装着自行车轮的玩具车，而且现阶段3D打印技术过于昂贵，不太可能用于大规模生产。跨国零部件公司 法雷奥全球CEO雅克·阿申布瓦对《第一财经周刊》说，生产汽车部件要采用一些铸造件或注塑模具，法雷奥每年要生产600万件汽车零部件，这用3D打印来 做是不太现实的。他只是表示未来会考虑采用3D打印技术来降低生产样品的成本。