发布日期：2024 年 12 月 29 日 / 更新日期：2024 年 12 月 30 日 - 作者： Konrad Wolfenstein
Metaverse 更新：为什么扩展现实和数字孪生正在塑造产品开发的未来 - 图片：Xpert.Digital
创新技术三重奏：增强现实、虚拟宇宙和数字孪生使什么成为可能
元宇宙中的扩展现实 (XR) 与数字孪生一起，标志着产品开发的深刻变化。公司利用这些技术不仅可以更快、更具成本效益地开发产品，还可以创建全新的协作和客户互动形式。下面解释了这些创新如何改变整个行业以及未来的前景。本文阐述了为什么 XR 和数字孪生正在成为下一代产品设计和制造的最重要驱动力之一 - 远远超出汽车或时尚行业。
“虚拟宇宙中的扩展现实不仅仅是一个未来的噱头。事实上，越来越明显的是，XR 与数字孪生相结合具有无缝连接现实和虚拟世界的巨大潜力。”例如，虚拟原型可以精确地投影到真实的工作环境中。这使得工程师和设计师能够实时检查他们的设计，从而在进行设计更改或早期原型设计阶段提供前所未有的灵活性。这些新选项不仅大大缩短了开发时间，而且还提高了产品质量，因为潜在问题可以更早地被发现。
虚拟原型和产品设计：范式转变
产品开发领域取得进展的一个特别令人印象深刻的例子是汽车行业。 “虚拟原型技术已经在大型汽车制造商的现代开发中心得到广泛应用。宝马和现代等公司使用数字孪生技术在高度真实的数字环境中设计汽车零部件。”工程师佩戴 XR 眼镜，通过它可以看到 3D 组件并立即进行调整。优点是显而易见的：不再需要在每个开发阶段都生产昂贵的物理原型。相反，可以直接在虚拟模型上进行设计更改，从而加快测试阶段并节省资源。
时尚界也认识到数字孪生是更快、更灵活开发的理想选择。来自耐克等知名品牌的设计师创建了其产品的物理版本和数字版本（例如运动鞋），并在不同的虚拟环境中测试他们的美感。使用 XR，设计师可以了解鞋子在不同环境或不同照明条件下的表现。这不仅确保了更大的创造力，而且还允许客户在设计阶段参与并提供反馈。
在汽车和时尚行业这两种情况下，事实证明，XR 和数字孪生的使用能够以最佳方式实现现实和虚拟世界的集成是一个关键因素。生产和设计团队可以更早地了解产品在实践中的表现、哪些材料最适合或者某些设计决策如何影响人体工程学或外观。这创建了一个网络系统，所有利益相关者都可以同时访问相同的数字模型，而不是在不同的部门和程序中进行复杂的、单独的模拟。
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协作产品开发：无限的团队合作
XR 技术的快速发展正在对团队合作的方式产生重大影响。 “XR 功能使数字会议变得如此真实，以至于工程师、设计师和其他参与者几乎不再需要考虑空间距离。”执行该过程。这种形式的全球团队合作为依赖快速、敏捷工作的公司开辟了新的视野。
在实践中，这意味着来自不同学科（从材料科学到营销）的专家可以同时从事一个项目。这不仅节省了之前因旅行或物理模型调整而产生的巨大成本。它还鼓励团队创造力，因为想法和反馈可以立即共享。
XR 工具可以向世界另一端的同事准确显示应该在哪里进行更改，从而显着提高效率。参加过视频会议的人都知道，演示或复杂的施工图通常很难在屏幕上传达。 XR 在这里发挥了至关重要的作用：参与项目的每个人都可以在虚拟模型上实时看到需要更改的内容，而不是复杂的描述和解释。您自己工作场所的物理现实与虚拟对象融合在一起，感觉好像每个人都坐在同一个房间里。
适合：
沉浸式模拟：预测现实
XR 和数字孪生实现的另一个里程碑是真实模拟。 “与现实世界中复杂的测试设置相比，在虚拟环境中可以更快地识别错误和瓶颈。”例如，汽车制造商可以在购买单台机器之前以数字方式建立完整的生产线并模拟流程。这意味着潜在的瓶颈或问题领域在很早的阶段就变得明显。必要的调整，例如机器人的布置或物料的流动，也可以直接在虚拟环境中进行。
这种方法降低了代价高昂的不良投资的风险，并带来决定性的竞争优势。以虚拟方式映射其生产流程的公司可以更快地对产品或流程进行更改，从而更灵活地对市场需求做出反应。另外，快速跑通不同场景的能力增加了创新能力。复杂的想法不再需要在昂贵的原型中进行艰苦的测试，而是可以首先在沉浸式环境中进行优化。
此外，质量保证是这些新技术的主要受益者：如果在数字孪生中确定了产品或流程的关键参数，那么真正的最终产品也可以从一开始就达到高质量。这会减少废品并减少返工的需要。
客户特定调整：XR 带来更多个性化
XR 在 Metaverse 中的一大优势在于满足个人客户的请求。 “消费者越来越希望产品能够根据他们的个人喜好量身定制，这是一个至关重要的购买标准，尤其是在电子商务或家具零售领域：家具制造商已经提供了 XR 应用程序，潜在买家可以使用这些应用程序来查看一件作品的虚拟 3D 模型。”家具可以投影你自己的公寓。这样，您在订购之前就可以准确地了解沙发或桌子是否与其他家具相匹配。
这种个性化的展示形式可以提高客户满意度并避免昂贵的退货。任何尝试过这件家具的人实际上都会更有针对性地进行购买。在其他领域——从时尚到电子产品再到汽车销售——公司也越来越依赖基于 XR 的购买建议。顾客可以虚拟地试穿或试用服装、配饰甚至新跑车，从而做出更明智的决定。
从长远来看，这一原则可以根据需要进行扩展。即使是复杂的建筑结构或建筑元素也可以在 XR 的帮助下实现可视化。建筑商可以在施工阶段开始之前虚拟评估窗户、屋顶或墙壁的位置。这大大减少了误解和计划错误。
维护和培训：知识一览
XR 与数字孪生的结合不仅彻底改变了开发流程，而且还彻底改变了维护和培训。 “佩戴 XR 眼镜的技术人员可以接收有关机器或系统状态的实时信息。这意味着他们可以在物体上看到哪些组件需要更换或维护以及哪些步骤是必要的。”指令直接出现在视野中，由叠加在真实环境上的箭头或其他符号标记。
这种方法提高了效率，因为技术人员不必搜索厚厚的手册或聘请外部顾问。同时，由于 XR 可以直观地准确显示受影响的组件，因此错误也减少了。因此，即使在高度复杂的机器上，也可以更快、更安全地执行维护或修理任务。
类似的情况也出现在培训课程中，例如医学领域。现在越来越多的医院使用 XR 来教授手术技术。外科医生可以查看虚拟患者的情况和相应的手术区域，并在对真实患者进行手术之前逐步学习。这种强度的高级实践可以提高医疗程序的质量并提高患者的安全。
城市规划和建筑：数字城市的准备
数字孪生与 XR 结合的一个特别令人兴奋的应用领域是城市规划和建筑。 “可以使用 XR 将城市或建筑物的数字副本叠加在真实环境中，以便真实地评估建设项目的影响，城市规划者和建筑师使用它来模拟新建筑或交通基础设施如何融入现有的城市景观。” 。
由于这种创新的工作方式，他们提前发现了潜在的问题或与现有结构的冲突。无论是流量路由、与公共网络的连接还是对光影的影响——所有这些都可以在实际施工成本产生之前在数字模型环境中进行研究和改进。这不仅加快了审批流程，还减少了纠正计划的工作量。
另一个优点是公民和其他利益团体可以更透明地参与规划过程。使用数字孪生，他们可以尽早了解城市将如何变化，并在破土动工之前提出建议或担忧。这种参与性的组成部分提高了公众对大型建设项目的接受度，并使公民、行政部门和政治之间的互动更加有效。
革命性变革、持续创新
这里描述的例子清楚地说明了元宇宙中的 XR 与数字孪生如何已经彻底改变了产品开发。由于虚拟和物理元素的无缝集成，公司不仅可以显着加快生产速度、提高成本效益，而且可以更加富有创意、更加以客户为导向。
“下一代产品开发有可能从根本上改变现有流程。这体现在许多行业中：从大型工业到小型设计办公室。”强大的 XR 设备、5G 网络和云解决方案的日益普及将确保越来越多的公司将数字孪生集成到其流程中。
此外，新的业务领域正在为创建和维护数字孪生的服务提供商开放。模拟专家、XR 开发人员和数据分析师已经成为炙手可热的专家。同时，与物联网（IoT）的连接将进一步提高数字孪生的准确性和及时性。提供机器或产品实时数据的传感器会在双胞胎中自动更新，以便工程师或维护团队可以随时访问当前状态。
这里的一个关键因素是人工智能 (AI) 的未来可用性，这将确保 XR 应用程序变得更加智能。未来，系统可以根据之前收集的数据自动建议对数字孪生进行更改，从而进一步完善人与机器之间的协作。
对于许多专家来说，元宇宙中的 XR 与数字孪生是否只是短暂的炒作还是真正的游戏规则改变者的问题几乎不再出现。鉴于其快速发展和几乎无限的应用可能性，显然这些技术将在未来的工业价值创造中发挥核心作用。
任何不及时处理这一问题的人都将面临在短短几年内与全球市场失去联系的风险。已经依赖 XR 应用程序和数字孪生的公司正在发挥先锋作用，经验表明，它们在不断变化的世界中显着更加敏捷和适应。
成功的关键在于制定一项将技术、熟练工人和商业模式智能结合起来的战略。勇于尝试、与外部合作伙伴和初创企业公开合作以及对公司的数字化未来抱有愿景至关重要。
下一代产品开发不仅将通过单独的措施或工具来实现，还将通过数字和物理资源的整体链接来实现。虚拟宇宙和数字孪生中的扩展现实为此奠定了基础。从长远来看，尽早奠定这一基础的公司将能够更快地实施产品创新，与客户进行更密切的互动，并且总体上能够更灵活地对市场变化做出反应。
这正是巨大的机遇所在：现实世界与高度发达的数字技术的融合推动了许多行业迫切需要的创新，以保持竞争力。成功之路在于不断的实验、对新技术的投资以及打破僵化流程的意愿。最终，扩展现实、元宇宙和数字孪生的共生正在从根本上改变产品开发、维护、培训和客户体验，并有望重新定义工业和服务业的未来。
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