从设计测试到装配,奥迪用VR开发e-tron GT电动车——首款无实物原型的车型

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e-tron GT是装配操作和相关物流流程仅采用虚拟测试,同时没有实物原型的第一个奥迪品牌。

映维网 2021年08月28日)在将德国内卡苏尔姆工厂从只生产zoomy R8超级跑车转变为装配e-tron电动车的过程中,奥迪只是利用虚拟建模对工厂进行必要的改动。这使得奥迪e-tron GT成为第一款完全没有实物原型的车型。奥迪指出,三维建筑扫描、机器学习过程和虚拟现实等技术创新是开发所述产品的关键。

团队在虚拟空间中对汽车装配过程进行了测试和优化,并将真实世界中的对应部件建模到最精细的细节。这允许跨现场边界进行虚拟规划,并实现数字化联网工作,无需出差或外派任务。

在内卡苏尔姆工厂从事装配规划过程的马库斯·莫伊诺特(Markus Moinot)解释道。“采用虚拟现实的3-P(生产准备流程)工艺车间允许我们能够非常灵活地做出反应。从e-tron GT或所有的变体,我们可以展示所有的产品。这是我们在传统3-P工艺车间所无法做到的事情。”

这项技术不仅限于内卡苏尔姆工厂。相反,奥迪利用虚拟现实技术来支持各个工厂的同事进行合作规划。负责奥迪虚拟装配计划的安德鲁·科勒(Andrés Kohler)指出:“多亏了奥迪开发的VR解决方案,以及数字模型,世界各地的同事现在可以在虚拟空间中相遇,并置身于明天需要前往的生产设施中间。大家可以体验并优化任何部件变体的计划流程。”

德国英戈尔施塔特工厂的装配规划方法负责人伯纳德·魏德曼(Bernd Widdmann)报告说,尽管虚拟现实头显和虚拟化身可能是专用于虚拟现实系统,但其实使用它们感觉非常熟悉。你可以把它想象成一场Skype会。你可以邀请参与者,只不过对方是戴上头显并以虚拟化身的形式出现在我们的联合场景之中。”

工作人员正在通过特殊的软件和硬件来对内卡苏尔姆奥迪工厂的生产大厅和整个建筑进行三维扫描。

在一次专访中,奥迪的虚拟现实项目专家提供回答了关于应用虚拟现实技术的各种问题。

哪里使用了虚拟规划?为什么三维扫描对这一点如此重要?

奥迪:在生产新奥迪车型的传统规划过程中,我们需要使用各种原型。车辆原型是在早期规划阶段制造,并带有手工制造部件的一次性模型。这既耗时又浪费大量成本。装配规划使用所述原型来定义和优化后续生产流程。员工的任务是什么?部件必须位于什么地方才能为员工提供最佳访问呢?员工是否可以自己持有和安装部件?员工要怎样才能做到这一点?员工需要什么工具呢?

在奥迪e-tron GT的生产计划期间,所述问题完全是在虚拟世界中推导和回答。每一步和每一个动作都是在数字空间中使用虚拟现实进行测试。虚拟规划的目标是:确保在车辆的后期生产过程中,所有流程都是完美啮合,并且沿线的周期无缝协调。这要求生产大厅的每个细节都要精确建模并按比例缩放。这就是3D扫描发挥作用的地方。利用特殊的硬件和软件,我们创建了物理生产设施的虚拟复制品,包括所有设备、工具和货架。

多亏了全新的数字化规划方法,明天的生产可以以数字模型的基础提前几年进行规划。

在规划e-tron GT的装配时,所有装配过程都在虚拟房间中进行了测试和优化,如工作流程和员工步骤。

3D扫描是如何工作的?人工智能扮演什么角色?

奥迪:扫描仪,亦即硬件是生成相应数据的关键。

它大约有两米高,底下有四个轮子,这样可以方便员工在空间内移动。顶部是一个激光雷达装置和三个额外的激光扫描仪,以及一个摄像头。扫描一个空间时,系统同时进行两个过程:广角摄像头拍摄空间的照片,而激光对其进行精确测量,并生成周围环境的三维点云。仅内卡苏尔姆现场就有250000平方米的生产大厅空间是通过所述技术进行扫描。

然而,正是硬件和软件之间的交互将生成的点、图像和数据集转化为可用于现有规划系统的总体图像。这里使用的软件是奥迪基于人工智能和机器学习的内部开发工具。点云和照片结合在一起,并形成了一个三维的照片真实感空间,就类似于谷歌街景。比例和大小符合比例,符合现实。所述软件同时能够自动识别空间中的所有对象,如机器、架子和系统。

它同时会在每次扫描时自动学习,以便更精确地识别、区分和分类对象。例如,系统可区分搁板和钢梁,稍后又可以在程序中改动工具架的位置,并在虚拟空间中重新定位。相关数据可以从任何起点提供扫描生产设施的虚拟漫游体验,并可直接用于规划过程。

虚拟规划和虚拟现实已经在哪里使用?它提供了什么优势?

奥迪:e-tron GT是第一个装配操作和相关物流流程仅采用虚拟测试,同时没有实物原型的奥迪品牌。

所以,装配的整体虚拟模型,包括车辆数据、材料处理、设备、工具和计划过程,都是作为数字模型进行准备。3D扫描是其中的一个要素。数字模型是进一步创新的基础,然后相关结果可以用于培训员工,又可以作为虚拟现实应用的基础。这种全新的可能性现在正越来越多地用于其他项目和多个地点。例如,奥迪位于墨西哥圣何塞恰帕的工厂举办了一个3-P研讨会,来自德国英戈尔施塔特工厂的项目团队成员同样参加了研讨会。他们是数字化身的形式参与,亦即完全虚拟化。专家们在这里讨论并规划了在虚拟现实中生产奥迪Q5翻新版和新Q5 Sportback。

所有装配程序都是联合定义和实时测试,人机工学方面或机器、货架和零件沿装配线的精确布置同样是这样。奥迪是开发包括数字模型在内的综合虚拟现实解决方案的集团领导者。在集团的领导下,这个项目将继续跨越品牌线,并作为一个团队项目推广到越来越多的地点。

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