IC.IDO虛擬現(xiàn)實工程軟件

工業(yè)元宇宙的先鋒與制造業(yè)升級的強大引擎

1.引言

工業(yè) 4.0 作為第四次工業(yè)革命的標志，推動著傳統(tǒng)自動化向智能化、互聯(lián)化轉(zhuǎn)變，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)與虛擬現(xiàn)實等技術在工業(yè)領域的融合應用，正在重塑工業(yè)格局。其中，虛擬現(xiàn)實技術脫穎而出，成為工業(yè)創(chuàng)新的關鍵力量，在產(chǎn)品開發(fā)、設計驗證及制造流程優(yōu)化等環(huán)節(jié)發(fā)揮著舉足輕重的作用。

虛擬現(xiàn)實技術通過提供沉浸式體驗，使工程師能夠在實際構(gòu)建產(chǎn)品之前可視化和交互產(chǎn)品，從而徹底改變了傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)和制造模式。這種技術允許用戶在虛擬環(huán)境中探索、體驗和驗證產(chǎn)品和流程，從而在早期階段發(fā)現(xiàn)并解決問題，避免后期因設計瑕疵或缺陷而遭受巨大損失，極大提升了產(chǎn)品開發(fā)與制造的效率與質(zhì)量，節(jié)約了成本。

2.工業(yè)4.0時代制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

制造業(yè)在全球經(jīng)濟中扮演著至關重要的角色，但同時也面臨著來自多方面的挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

信息孤島問題：傳統(tǒng)設計工具的局限性，致使不同部門和團隊協(xié)作受阻，設計、制造數(shù)據(jù)與市場反饋脫節(jié)，引發(fā)設計缺陷、生產(chǎn)效率低下等問題。

全球化協(xié)作難題：企業(yè)全球化拓展，使得時區(qū)差異、語言障礙、文化差異等問題凸顯，分布在世界各地的團隊協(xié)作難度加大，成本也隨之上升。

產(chǎn)品開發(fā)周期縮短：市場對新品推出速度的要求越來越高，產(chǎn)品開發(fā)周期不斷壓縮，設計環(huán)節(jié)易出錯，進而導致后續(xù)成本增加。

預測與優(yōu)化能力不足：眾多企業(yè)缺乏有效工具預測設計方案潛在問題，優(yōu)化現(xiàn)有方案能力欠缺，這直接影響產(chǎn)品市場表現(xiàn)，削弱企業(yè)競爭力。

成本與投資回報：工業(yè) 4.0 技術實施需要大量資本投入，企業(yè)對投資回報率和短期成本壓力充滿擔憂，如何平衡短期成本與長期收益成為決策關鍵。

在此背景下，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為制造業(yè)突破困境的必由之路。通過引入先進數(shù)字技術，可打破信息孤島，提升全球化協(xié)作效率，縮短開發(fā)周期，增強預測優(yōu)化能力，助力制造業(yè)在工業(yè) 4.0 時代保持競爭力。而 IC.IDO 這樣的虛擬現(xiàn)實工程軟件，恰恰為企業(yè)提供了強大的數(shù)字化轉(zhuǎn)型工具支持，尤其在虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實領域，發(fā)揮著不可替代的作用。

3.IC.IDO 工業(yè)元宇宙的先驅(qū)地位及概述

1992年，Neal Stephenson 在其科幻小說《雪崩》（Snow Crash）中首次提出了“元宇宙”（Metaverse）的概念，描繪了一個人們以虛擬化身互動的虛擬現(xiàn)實世界。而 IC.IDO 用戶早在十多年前已能體驗元宇宙中的部分功能，如虛擬現(xiàn)實協(xié)同等。

IC.IDO 是一款集虛擬現(xiàn)實協(xié)作與設計優(yōu)化于一體的先進軟件，專為工業(yè)設計和制造企業(yè)打造。IC.IDO基于整機數(shù)字模型，在1:1沉浸式3D可視化環(huán)境中，實現(xiàn)對系統(tǒng)整體布局、零部件的制造性、裝配性、維修性、互換性、工裝夾具適用性以及人機工程等多個維度的分析與評估。IC.IDO 旨在通過虛擬現(xiàn)實技術幫助制造企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本、改善產(chǎn)品質(zhì)量及縮短產(chǎn)品交付周期，并確保員工的安全和健康，助力企業(yè)邁向智能化、虛擬化制造的未來。

4.IC.IDO核心功能與技術特點

4.1沉浸式虛擬樣機：

所見即所得的真實體驗

IC.IDO 的沉浸式虛擬樣機功能獨具特色。區(qū)別于傳統(tǒng) CAD 模型，它不僅呈現(xiàn)高精度幾何外觀，還融合材料物理屬性，模擬真實產(chǎn)品物理特性與行為。工程師可在虛擬環(huán)境中全方位觀察、操作樣機，如拆卸、組裝、測試等，與操作真實物理樣機無異。這種真實體驗讓工程師在產(chǎn)品開發(fā)早期就能精準把握產(chǎn)品外觀、結(jié)構(gòu)與性能，及時發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化設計缺陷，減少后期修改成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量與開發(fā)效率。

4.2實時仿真與分析：

精準模擬，洞察物理規(guī)律

IC.IDO 擁有豐富的專業(yè)求解器，如多體運動學、剛體力學、彈性體仿真、物理光學、人機工程學求解器等。它能從設計模型中提取零部件物理特性，作為多學科耦合仿真的全局參數(shù)參與計算，并基于物理場環(huán)境參數(shù)實現(xiàn)求解器間的耦合仿真。其實時仿真功能涵蓋動態(tài)干涉分析、裝配路徑探索、多體機構(gòu)仿真、零部件吸附裝配、彈性管線動態(tài)分析以及彈性殼狀物模擬等，幫助工程師深入了解產(chǎn)品物理特性，提前規(guī)劃裝配順序、優(yōu)化生產(chǎn)流程、確保產(chǎn)品可靠性與安全性，為制造企業(yè)提供精準的設計優(yōu)化依據(jù)。

4.3多學科、多角色異地協(xié)作與決策：

打破壁壘，提升協(xié)同效率

IC.IDO 為多學科、多角色團隊提供了統(tǒng)一的協(xié)作平臺，使不同地域的工程師能夠?qū)崟r共享數(shù)據(jù)與模型，進行高效溝通與協(xié)作。該平臺貫穿產(chǎn)品全生命周期，設計工程師可進行虛擬設計、靜態(tài)干涉檢查、運動機構(gòu)分析等多項驗證工作，而制造工程師則可在虛擬環(huán)境中進行人機料法環(huán)的驗證、裝配性分析、工裝工具需求評估及生產(chǎn)線布局模擬等。此外，市場營銷人員還可以利用虛擬樣機提升客戶體驗。通過打破部門壁壘，IC.IDO 促進了團隊間的無縫協(xié)作，加速了產(chǎn)品上市進程，增強了企業(yè)競爭力，推動了創(chuàng)新與產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

4.4以人為本的驗證：

聚焦用戶體驗，提升產(chǎn)品價值

IC.IDO 以人為中心，關注產(chǎn)品用戶體驗。它在產(chǎn)品全生命周期中進行集成驗證，涵蓋裝配過程驗證、服務及服役保障維修培訓等方面。它可模擬工人裝配操作，評估便捷性與安全性；模擬維修人員維護操作，分析難易程度與效率。通過 1:1 投射人員到虛擬產(chǎn)品中，利用多重視錐與可達區(qū)域仿真，驗證操作人與產(chǎn)品的交互情況，提前預知人機問題，為不同身材特點的人群提供分析，指導工藝規(guī)劃與車間工位配置，優(yōu)化產(chǎn)品設計，提升產(chǎn)品價值與競爭力，實現(xiàn)產(chǎn)品從技術性能到用戶體驗的全面提升。

4.5高性能計算與大數(shù)據(jù)處理：

強大引擎，支撐復雜設計

IC.IDO 擁有強大的高性能計算與大數(shù)據(jù)處理能力。其大數(shù)據(jù)處理引擎可解決傳統(tǒng) CAD 軟件在大型模型運行上的難題，助力虛擬環(huán)境處理復雜工業(yè)設計，如航天航空、船舶設備及大型機械等。IC.IDO采用先進的 Helios 渲染器（Vulkan和OpenGL可選）與 OptiX7 光線追蹤引擎以及 NVIDIA MDL 框架，保障了實時渲染和物理仿真的高效性，提供了逼真的視覺效果，使用戶在虛擬環(huán)境中精準體驗產(chǎn)品真實外觀與光照效果，為復雜設計提供強大的技術支撐。

4.6豐富的資源數(shù)據(jù)庫：

靈活擴展，滿足多元需求

IC.IDO 的資源數(shù)據(jù)庫豐富多樣，同時支持用戶自定義與擴展。用戶可根據(jù)實際需求創(chuàng)建人體模型、身體姿態(tài)、身體元素姿勢、材料、紋理貼圖等資源，為虛擬環(huán)境中的工程評估活動提供有力支持。這不僅增強了虛擬模型的真實性和可用性，還賦予了工程師極大的靈活性和可擴展性，能夠滿足不同行業(yè)、不同應用場景下的個性化需求，確保軟件的廣泛適用性和易用性。

4.7支持多種應用模式和設備：

靈活適配，釋放技術潛力

IC.IDO平臺的一大顯著優(yōu)勢是其對多種VR設備和應用模式的廣泛支持。這種靈活性使用戶能夠根據(jù)具體需求和預算選擇最適合的應用模式和VR硬件，充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術在工程設計中的潛力。

IC.IDO兼容多種 VR 設備與應用模式。在 HMD 單人沉浸式體驗方面，支持 Varjo XR-3、XR-4 系列等混合現(xiàn)實設備，整合其先進功能，實現(xiàn)精確位置跟蹤與交互體驗，同時也兼容 HTC Vive 系列、OculusRift/Rift S、Meta Quest 系列等設備。此外支持HTC Vive tracker實現(xiàn)全身動捕。HMD系統(tǒng)解決方案具有投入少、占地小的特點，適用于設計、工藝及維護過程中的快速分析驗證。

此外，其 IC.IDO 的Powerwall、CAVE 系統(tǒng)解決方案支持多種立體顯示設備，配合ART人體動作捕捉系統(tǒng)，可實現(xiàn)高分辨率、大操作空間的人機交互，滿足多部門專業(yè)技術協(xié)調(diào)、階段評價、大空間交互操作等工作需求，為工業(yè)企業(yè)提供了靈活多樣的虛擬現(xiàn)實技術應用選擇，充分釋放虛擬現(xiàn)實技術在工程設計中的潛力。

5.總結(jié)

IC.IDO 作為工業(yè)元宇宙領域的先鋒，憑借其卓越的虛擬現(xiàn)實技術，為制造業(yè)注入全新活力，帶來前所未有的協(xié)作與設計優(yōu)化能力。它精準解決了工業(yè) 4.0 時代制造業(yè)面臨的諸多挑戰(zhàn)，通過數(shù)字孿生技術實現(xiàn)了產(chǎn)品全生命周期的虛擬集成驗證、以人為中心的裝配過程驗證及以人為中心的服務服役和保障維修驗證及培訓。隨著工業(yè) 4.0 與數(shù)字化轉(zhuǎn)型進程的持續(xù)推進，IC.IDO 虛擬現(xiàn)實工程軟件的重要性將日益凸顯，它們將助力企業(yè)實現(xiàn)更高效、更智能的生產(chǎn)方式，推動制造業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展邁進，在全球制造業(yè)升級變革中扮演關鍵角色，引領制造業(yè)走向更加輝煌的未來。