小松股份有限公司（以下简称“小松”）在工厂并设的研发中心引进了一种新手法，使员工能够进入三维（3D）虚拟空间，一边观察眼前实物大小的建机模型，一边在试作前确认组装难度（实装性），目的在于提高产品质量和缩短研发周期。

小松的各主要工厂都有自己的产品研发部门。工厂和产品研发部门之间距离很近，可以与工厂密切合作、研发产品。

产品研发部门引进的是一种大型虚拟现实技术“4面VR系统”，能够按照实物大小来立体观察大型建机，通过把研发中的建机3D模型立体投影在大型荧幕上，对泵和引擎等机器的组装难度、点检与保养性能、修理难度、驾驶席的视野与安全性能等方面进行检验。由于在早期就包含了生产现场和维修现场的意见，所以有助于提高设计品质、缩短研发周期。

主要生产无限轨道式大型建机的大阪工厂（位于大阪府枚方市）于2011年5月引进了“4面VR系统”（图1-15）。据该公司研发总部建机第一研发中心部长高田彻说，在实际应用中，该系统大幅减少了试作车完成后的返工问题。以往如果没有试作车，就无法完整地评价车辆的实装性、维护性和操作性等性能，而借助该系统能使设计上的提前研究成为可能。

2011年在更新研发中心时引进了“4面VR系统”，目的在于利用IT工具提高上游的设计质量。

通过在早期发现问题、减少完成图纸后的较大的设计更改，设计的下游工序方面的研究变得更加从容、细致了，有助于工厂研发易于生产且使用简便的产品。

在试作前进行评价这一点也受到了其他工厂开发人员的一致好评。建造轮胎式建机的茨城工厂（位于茨城县那珂凑市）于2012年12月，生产中小型建机的粟津工厂（石川县小松市）于2013年3月相继引进了该系统。

▶仿若实体机器在眼前

作为引进该系统的先驱工厂，大阪工厂的“4面VR系统”由正面、左右面、底面共4面构成的箱型屏幕，以及向每个面上3D投影的4台美国Christie Digital Systems公司生产的大型投影机、8台英国VICON公司生产的动态捕捉相机、4台采用美国NVIDIA公司图形处理器（GPU）的日本SGI股份有限公司的电脑“Asterism”组成（图1-16）。箱型屏幕的大小为长4.4m×高2.9m×宽2.9m，正面及左右的屏幕从背面投影，底面的屏幕由安装在天花板上的投影机投影。这是一种只有建机生产企业才会使用的大型系统。

使用者戴上专用的3D眼镜，进入箱型屏幕的里面。眼镜上有很多标记，在动态捕捉相机捕捉到的标记位置的基础上，检测出使用者的位置及其面向的方位，根据其视野进行投影 。

（a）向正面、左右面、底面的4个荧幕上进行3D投影。箱型屏幕的大小为长4.4m×高2.9m×宽2.9m。（b）专用眼镜上有几个凸起，前端有作为标记的小圆球。（c）根据动态捕捉相机捕捉到的标记位置来判断使用者的位置和面向的方位。（d）用于大幅移动3D模型的控制器由游戏手柄改造而成。即使没有使用过CAD，也能凭直觉进行操作。

例如，当使用者略微倾斜身体绕到背后去看侧面时，系统会根据其视野投影3D影像。对使用者来说，建机仿佛就在眼前（投入感），其能够进入3D虚拟空间内观察建机，甚至进入建机内部。

虽然该系统只能追踪一人，但其他使用者戴上专用眼镜也能看到同样的3D影像。此外，屏幕的外部设置有大型监视器，第三方可以通过它来客观确认驾驶员或维修员的动作、视点，以及机械的动作等。高田彻说：“多个相关人员也能够边交流边进行评价。”

实际上，小松曾经把3D-CAD的画面投影到大型屏幕上，使用3D模型来进行事前评价。但要想从各种视点观察3D模型，还是需要设计者来操作CAD。“4面VR系统”则没有这么繁杂。

▶试作前把握组装的难易程度

小松把这一系统应用在被称为“评价会”的设计评审上。像之前介绍的那样，通过在设计阶段对生产过程中的泵或引擎等的实装性、维护性等进行评价，能够预防试作后的大规模返工。

该公司引进了一种制度，把实装和维护等各技能领域的拥有高超专业技能的第一人认定为“MYSTAR”。在评价会上，各领域的MYSTAR戴上专用眼镜进入虚拟空间，观察实物大小的3D模型并做出评价。例如，检查维修时空间是否足以让工人使用拧紧螺丝的工具、手是否够得着、驾驶席的变速杆和里程表的位置是否合适、视野是否足够开阔等问题（图1-17）。高田彻说：“通过观察实物大小的3D模型，我们更容易把握问题点了。”

（a）显示的是在引擎室上打开配电板的情形，底面的屏幕上显示着引擎室里的情形。（b）模拟的是坐在驾驶席上的情形，在使用者看来，操作面板和变速杆仿佛就在自己身边。

MYSTAR认为，根据图纸或小模型无法完整地进行评价，不生产并实际触摸到试作车就无法完全进行探讨。“4面VR系统”可以根据头部位置或朝向方位来投影，因此使用者只要做出窥视等动作，就能看到实物近在眼前般的3D影像。由于其也不需要使用鼠标或键盘来操作电脑，所以“MYSTAR可以自己完成逐步检查”（高田彻）。

对于设计失误或疑似不合理的地方，通过当场研究对策、修正CAD模型并投影到屏幕上可以当场决定是否妥当，从而大大缩短评价与修正的周期。大阪工厂已经把该系统应用在了评价维护性能上。

最近，越来越多的设计人员把“4面VR系统”应用在评价会实施前。由于只要有CAD数据就能轻松进行操作，所以设计人员可以在评价会前利用该系统事前检查并确认维护性能等状况。

“4面VR系统”获得了MYSTAR和设计人员的高评价，且在粟津工厂新投入使用的系统中还搭载了新机能。大阪工厂和茨城工厂的系统只能追踪使用者的角度，而粟津工厂的系统具备了两项独特功能：一是能实时测算使用者全身数据并立体投影出人体模特的“人体追踪”功能；二是把手和手指的细微动作投影为3D模型的“手指追踪”功能 。使用者只要一动，虚拟空间里的人体模特和手指模型就会跟着动，让使用者能更详细地研究维护性、实装性等性能（图1-18）。

▶希望全面活用3D

自1996年引入3D-CAD技术以来，小松就开始致力于设计数据的3D化。通过引进3D-CAD技术，小松能轻松把握可动部位的零部件之间的干扰等情况。

但是，3D-CAD技术无法对人机界面进行完整探讨与评价，如维修人员的手是否伸得进去、脚下有没有足够的空间等问题。高田彻解释，使用3D-CAD技术并配合建机3D模型和人体模特进行验证的方法受到了限制 。

在虚拟空间里，除了投影产品模型以外，还可以追踪使用者全身数据并投影成人体模特。人体模特反映着左侧的使用者的动作，显示在外部监视器上（图中的圆圈处）。这样能更详细地了解手脚、身体与产品之间的干扰情况。（图片来源：小松）

未来，高田彻的理想是在具备设计机能的海外生产地点也引进“4面VR系统”。小松还没有拟定具体计划，但只要日本国内与海外的“4面VR系统”能够通过网络连接起来，就能让各生产地点的专家观察到同样的3D模型并进行评价，从而使外国技术人员能直接对海外规格的产品进行评价。 nb7E8PEK5XxdghxsYmQfz+IvAdY7VLCF23H9mSUfprRrzeyLOLrbZNbfNiUDadXl