在這一輪航空智能製造轉型中，虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術將大大提升這一過程的效率和質量。2017月5月5日，國産大飛機C919成功首飛。接線是飛機總裝中的一個勞動密集型過程，C919機身中有700多線束，固定線束零件3000多種，零件總數超過15，0000個。而且接線工作往往在狹小空間內進行，其複雜和精細程度考驗著每一個接線員，也是總裝任務成敗的一個關鍵。在這一輪航空智能製造轉型中，虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術將大大提升這一過程的效率和質量。一、航空智能製造轉型中的三類關鍵技術全球經曆智能製造轉型當前，全球正在經曆智能製造轉型，各行各業在圍繞價值鏈建立智能製造係統，在這一進程中，人是難以回避的話題，航空工業擁有大量像接線這樣無法自動化或實施機器人極不劃算的生産過程。業界的幾點共識是：人是智能製造係統的有機組成部分，人是智能製造轉型之路的核心資産，人是實現智能製造的潛在瓶頸。因此，提升人的感知、分析、決策、執行能力，成為重中之重，即：連接人與智能製造環境——這是“工業互聯網”概念的三大要素之一；增強人獲取和利用信息的能力——這是“工業4.0”概念的三大範例之一。此外，還要發展核心競爭力背後的核心競爭力，即各類智能製造核心技術。3． 航空智能製造三類關鍵技術從全球來看，航空工業一直處於引領智能製造發展的位置，對於航空工業來說，物聯網、大數據、機器人、3D打印都是基礎技術。航空智能製造的三類核心技術可以歸納為：數字線索技術（洛克希德·馬丁稱為數字織錦），賽博物理生産係統（CPPS）技術，智能人工增強係統技術。簡單地說，數字線索是集成軟件、傳遞數據、基於模型的全壽命周期分析框架，無縫連接各階段的“數據－信息－知識”係統，支撐最佳決策；CPPS是智能製造係統的核心，具備“狀態感知—實時分析—自主決策—精準執行—學習提升”這一特徵；智能人工增強係統由數字線索支撐，提升對複雜係統和過程的理解和洞察，充分發揮人類智慧創新，確保任務高效無誤執行。VR／AR技術是智能人工增強係統的重要支撐。
二、虛擬現實技術與航空智能製造虛擬顯示技術伴隨航空數字化－智能化之路近兩年不斷湧現的應用和炒作，使大家對虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術已經不再陌生。互聯網上甚至稱2016年為虛擬現實元年，其實VR和AR技術在航空中的應用已經分別超過35和45年，伴隨航空工業由數字化一路走嚮智能化。VR方麵——1982年，業界所成的“VR祖父”為美國空軍開發了虛擬耦合空中係統模擬器；2007年，洛克希德·馬丁收購好萊塢合作商3DSolve公司（創始人與詹姆斯·卡梅隆等有過合作）開啓動作捕捉新天地；2016年，諾斯羅普·格魯門聯合CAE開發了終極VR訓練器。AR方麵——1972年，法國試飛員開發並測試了軍轉民用的平視顯示器；1990年，波音在777飛機的數字化研製中創造了“增強現實”一詞（冇錯，AR這個英文詞來自航空工業）；2015年，空客與微軟達成HoloLens合作協議，在其正式發售前進行各項應用研究，同時空客旗下Testia公司開始在全球範圍內銷售其開發的增強現實質量檢測係統。2． 虛擬現實技術的三大應用領域虛擬現實技術在航空工業中主要用於虛擬／增強工程、虛擬／增強建造和虛擬／增強服務這三大領域。波音、空客、洛克希德·馬丁和諾斯羅普·格魯門等航空製造業巨頭都擁有不止一個VR實驗室，並且積極實驗和實踐AR技術，VR和AR技術給他們帶來巨大好處。比如，洛克希德·馬丁首先將VR技術用於F－22和F－35項目，僅沈浸式工程就為F－35項目節省超1億美元，投資回報率達15倍，在太空項目生産上每年節省1000萬美元。（1）虛擬／增強工程虛擬／增強工程在設計階段早期，利用數字樣機將海量數據可視化，以更直觀的方式，提升對複雜係統的理解，實施諸如可入／可達／可見性仿真和活動組件的直接評價，確保得到最佳的産品設計。還可包括：數據審查，産品可行性研究，操作性與功能性分析，麵嚮維修性的設計，用戶參與的設計，快速便捷的構型管理等。虛擬／增強工程對於基於模型的係統工程（MBSE）的意義是，它增強了多學科的溝通，提早發現和消滅問題。對於設計人員，支撐想法的可視化與交流；對於工程人員，支撐對問題的分析、理解與優化；對於市場／銷售人員，支撐可視化以嚮用戶推銷和售賣；對於管理人員，支撐對風險和成本的快速掌握和降低決策。
（2）虛擬／增強建造虛擬／增強建造在物理樣機成形前後，分別確認和培訓裝配工藝，包括工人操作安全性控製、機械手／人機工程操作定義與確認、裝配仿真／運動學確認等，提升製造成熟度。還可包括：裝配單元人機工程、建造操作識別、手部間隙審查與確認，工裝可入性審查、確認與培訓，數字樣機零件審查，虛擬操作培訓與零培訓操作，虛實對比質量檢查等。虛擬／增強建造對於MBSE的意義是，通過虛實結合，即虛擬優化、確認和培訓以及虛實結合的培訓、操作和檢查，提升生産製造的質效。
（3）虛擬／增強服務虛擬／增強服務在早期虛擬確認並培訓拆解、維修和組裝程序，實時指導維修，節省可觀的維修成本。還可包括：工具可入性審查、確認與培訓，維修、修理與大修（MRO）操作可行性分析，虛擬操作培訓與零培訓操作，以及基於數字線索的維修等。由於過程類似，虛擬／增強服務對於MBSE的意義也是一樣的，即虛實結合提升質效。
三、結束語需要指出的是，VR／AR技術不僅僅是一個眼鏡或者屏幕，其背後是由一個強大的計算與通信係統以及數字線索支撐的。比如AR應用一般包括背景認知、數據集成和數據通信三個組成部分以及基於降階模型的數字化作業指導書；具備沈浸、交互和集成特徵的“穴式自動虛擬環境”（CAVE）背後是強大的高性能計算和顯示能力。雖然看起來很複雜，但是由於航空工業在實施MBSE的進程中不斷積纍和取得進步，VR／AR技術的應用在諸多環節上，比機器人和其它自動化技術的應用要節省不少人力物力和財力，具有很高的性價比。全球正在經曆智能製造轉型，提升人的感知、分析、決策、執行能力成為航空工業的重中之重。基於VR／AR的智能人工增強係統由數字線索支撐，提升對複雜係統和過程的理解和洞察，充分發揮人類智慧創新，確保任務高效無誤執行。通過虛擬現實技術，能夠得到更好、更貼近用戶需求的設計，更合理、更精益的生産工藝規劃，更省時、更便捷的人工培訓，更高效、更高質量的人工操作，極高的投資回報率和極低的錯誤率。人是智能製造係統的有機組成部分和智能製造轉型之路的核心資産，VR／AR技術也將是未來航空製造業提質增效的一個必然選擇，作為核心技術支撐航空智能製造轉型。
2． 再次認識智能製造提到智能，總是存在Smart和Intelligent兩個詞。國外目前普遍提出的是“Smart製造”，它從運行角度看問題，重在實現精益、高效、降本、節能目標，使智能的結果是“聰明的”；我國往往提出的是“Intelligent製造”，它從功能角度看問題，重在集成關鍵技術形成係統層級部署，容易形成為了智能而智能的局麵，比如盲目強調“機器換人”。另外，“Digital製造”是智能製造的基礎，它從使能角度，體現了智能製造轉型中軟件、數據和模型這些新興資産的價值。因此，智能製造的全新定義可以是，在Digital製造使能基礎上，以Intelligent製造係統實現製造的Smart結果。連接人與智能製造環境和增強人獲取和利用信息的能力，在這一定義下，是實現Smart製造不可缺少的組成部分。
Smart製造的三個基本元素是“人—機—物”，重點是建立它們的自感知和彼此的互聯通，實現“數據信息知識智慧”（DIKW）過程的自組織和自優化。Intelligent製造的三個基本元素是“數字虛體—物理實體—意識人體”（參見《三體智能革命》一書），重點是建立並維護彼此的接口，實現各層級智能製造係統的最佳湧現性。顯然，VR／AR技術就屬於在數字虛體、物理實體與意識人體之間建立接口的範疇，是智能製造的核心技術之一。
