基于三维仿真的制造业生产设备的虚拟展示设计

任工昌+宋延

[摘 要]目前，国内制造类企业的竞争，大多还体现在追求核心技术研发，追求生产品质方面，忽视了对外宣传的重要性。虽说酒香不怕巷子深，但在行业竞争如此激烈的今天，不做宣传或不能很好地宣传，都有可能成为竞争的弱势。随着時代的进步、科技的发展，人们对产品的展示方式不再满足于静止的二维图片和文字介绍。这种平面的展示方式在表现展品外观特点方面具有一定的局限性，于是产品展示方式就从二维发展到三维、从静态发展到动态。将展品以三维形式进行展示，全方位多角度地展示每个细节，充分利用计算机技术和多媒体的优势，让受众能够在一个虚拟的环境中观看展品的外观形象和运动形态，显得尤为重要。

[关键词]三维建模；制造业；虚拟展示；设计

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.043

[中图分类号]TP391.9 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）22-00-02

随着时代的发展和科技的进步，国内各类企业如雨后春笋般出现并迅猛发展。在竞争如此激烈的今天，想要在市场占据一定份额，在白热化的竞争中拔得头筹，就不仅要注重提升企业的生产能力和产品品质，也要加大对外的宣传力度，提高企业的知名度。尤其作为我国国民经济的基础行业——制造业，更应该在追求品质的同时，提高企业自身的宣传能力。

1 基于三维仿真的虚拟展示设计

随着社会的发展与科技的进步，虚拟展示技术和网络技术的应用与普及，将会有越来越多的企业开始策划、建立属于自己的品牌，并利用多媒体的技术、网络的影响力，来展示和宣传他们的技术与产品。但是现在大多数的企业还只是停留在全景贴图式的虚拟展示宣传方式上。这样的一种简单几何加平面的展示效果，是不真实、不具体，不生动的。尤其是生产技术相对复杂的制造类企业，大多相关的虚拟展示设计也只是停留在厂区生产车间的全景浏览展示上。这与公司想要充分、全方位地展示自己是如何生产产品的想法相去甚远，所以最终的效果也往往达不到企业的要求。

随着时代的进步、科技的发展，人们对产品的展示方式不再满足于静止的二维图片和文字介绍，这种平面的展示方式在表现展品外观特点方面具有很大的局限性。因此，将产品的展示方式从二维转化为三维、从静态转化为动态，变得尤为重要。当前，如何将展品以三维形式进行展示，全方位多角度地展示每个细节，并充分利用计算机技术和多媒体的优势，让受众能够在一个虚拟的环境中观看展品的外观形象和运动形态，是现在企业尤其是制造类企业的宣传中尤为需要的。

虚拟展示设计的复杂形式——三维仿真式展示形式，即基于三维建模的几何式虚拟仿真展示设计，在一定程度上就可以缓解并解决一些问题。基于三维仿真的虚拟展示设计作为一种新兴的企业宣传设计手段，不仅能够更加真实地、准确地传达信息，达到信息含量最大化，同时还不受时间和空间的限制。这对于制造行业的企业来说，无疑是新形势下的最便捷的解决方案。企业的发展离不开对外的宣传，而基于三维仿真的虚拟展示设计就可以辅助公司进行这样的宣传。这不仅对加大企业在行业内的宣传力度具有重要作用，而且对于提升企业的社会知名度，继而获得更多的社会效益也有很大的帮助。

2 基于三维仿真的制造业生产设备的虚拟展示设计

2.1 制造业生产设备虚拟展示设计的原则

（1）集成与交互。虚拟展示设计是多项技术集成的设计，具有较强的表现力和感染力，可以有效地调动观者的多种感官，提高观者兴趣。如果脱离了对多种技术的集成，虚拟展示设计的优势就大大减弱。集成性并不意味着多种技术的简单堆砌，而应该注意展示元素各方面的处理。交互是虚拟展示设计区别于其他传统展示设计形式的重要特征之一，在实际使用中，通过视觉、听觉等表现手法，为人们创造出一种真实的感官体验。

（2）科学与求真。虚拟展示活动是一项面向公众的社会活动，其传达信息的科学性和真实性必然具有社会影响，要使虚拟展示设计产生良好的社会效益，必须保证虚拟展示设计是用科学的手段和方法来实现内容上的科学与真实。

2.2 制造业生产设备虚拟展示设计的内容

从目前制造类企业对虚拟展示设计的诉求来看，主要可以分为两个方面：第一，通过生产设备的虚拟展示设计来达到企业的对外宣传效果；第二，通过生产设备的虚拟展示设计来达到企业的对内操作培训。

根据上面说到的两点，在对企业生产设备进行虚拟展示设计时，将涉及这两个方面的内容。一是关于生产设备的展示（显性因素），包括生产设备的外观造型、结构功能、工作原理和运作流程等。二是关于用户群体的展示（隐性因素），因为展示归根到底是对人的展示，所以，用户群体的目的、需求、行为习惯及情绪等因素都应该考虑到设计的范围内。

2.3 制造业生产设备虚拟展示设计的流程

根据目前制造类企业需要满足的要求，笔者采用基于三维仿真的虚拟展示设计，即基于三维建模的几何式虚拟仿真展示设计，是一种非沉浸式虚拟展示设计。这种虚拟展示设计的原理是：根据展示需要，通过各种建模软件，以几何实体来建构虚拟环境并进行符合虚拟现实技术条件的运动、贴图和渲染处理（目前主流的三维建模软件如3D max s 、Maya等都可以进行场景和物体的建模、贴图以及渲染）。之后进行交互设计，最后进行多媒体信息整合并输出应用。所以基于设计原理，此次的制造业生产设备虚拟展示设计可以分为以下几步。

①设计调研。根据需求将分为两方面的调研，一是对生产设备的调研，二是对用户群体的调研。②资料分析。根据需求对收集的两方面资料先各自进行整理归纳，再将生产设备的资料与用户群体的资料进行交叉分析。③得出方案。根据需求对之前交叉分析得出来的结果，进行方案的设计，得出基于用户群体的以生产设备展示为主的建模方案。④三维建模。根据前面得到的建模方案，用CAD、3DsMAX等三维软件，对生产设备建立三维数字化模型，并进行相关优化。⑤贴图渲染。将制作好的三维模型进行纹理材质或贴图制作，并且设置场景灯光。根据不同的软件要求，进行相关参数调整。⑥动画制作。制作相应的动画效果并加入多媒体信息（音效、文字、提示等）以求达到展示效果的完整。⑦输出发布。虚拟展示动画作品制作完成，选择发布的类型进行输出。然后根据需求选择适当的展示平台（网络形式、单机形式），进行作品发布。⑧维护升级。根据需求可能是两方面的情况，一种是虚拟展示载体（视频文件）的维修，另一种是虚拟展示内容（建模动画）的升级。

2.4 生产设备虚拟展示设计的方法

在基于三维仿真的虚拟展示设计中，需要用的方法主要有以下几种。①实地调查法。在企业车间进行相关生产设备的实地调查，了解该生产设备的外观造型、结构功能、工作原理及运作流程等内容并准确记录。②问卷调查法。以负责该生产设备的技术人员为主体，产业的相关人员为辅发放问卷，了解专业人员对设备的认知和使用习惯并记录整理。③理论分析法。依据现有的工业设计理论、产品形态设计法则、交互设计原理、人机工程学及心理学等理论对生产设备和用户群体之间的关系进行交互分析并得出行之有效的理论方案。④理论联系实际。依据得出的理论方案对生产设备进行三维建模和动画制作。

3 结 语

在信息时代的今天，尤其是计算机广泛普及的今天，各行各业都在进行数字化、信息化的革新。本文通过对制造业生产设备的基于三维仿真的虚拟展示设计的研究，确定了制造业生产设备虚拟展示设计的流程和方法，以及基于三维仿真的虚拟展示设计过程，对缓解制造类企业市场竞争压力起到了一定作用。当然，科技在发展，各项技术也都将会更新换代，所以相关设计人员应该不断探索与研究，争取更优质、更全面的技术创新与完善。

主要参考文献

[1]魏巍.虚拟展示设计研究[D].济南：山东轻工业学院，2009.

[2]周慧娟.浅析数字化时代展示设计方式的多样化[J].大众文艺，2011（19）.

[3]吕超.虚拟展馆的建设与维护[J].文艺生活：文海艺苑，2015（7）.endprint