虚拟现实技术在烟草行业的应用

周宏 林秀全

一、引言

烟草行业作为传统生产和销售模式结合的商业，在当下信息化时代正面临着产业转型升级的巨大挑战。随着虚拟现实、大数据、云计算、物联网等新兴计算机技术的不断发展，需要将新兴技术结合烟草行业的各环节进行探索，其中虚拟现实技术作为新兴的综合性技术，能够颠覆传统的二维的表现方式，并融合物联网、大数据等技术在烟草的智能生产、烟草实训、烟草物流虚拟仿真等方面进行应用实践，从而来提升烟草行业的整体竞争力。

二、虚拟现实技术现状

（一）虚拟现实技术简介

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角（宽视野）立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。

虚拟现实系统组成如图1所示。

（二）虚拟现实技术的特性

1.沉浸性。使用户感觉完全置身与虚拟世界中，被虚拟世界所包围。 根据人类的视觉、听觉的生理或心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像；用户戴上头盔显示器和数据手套等交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，使自己由观察者变为身心参与者，成为虚拟环境中的一员。

2.交互性。指虚拟环境能够响应人的自然行为，能够与人互动。人与虚拟环境可即时交互产生与真实世界一样的感觉，几乎可以忽略计算机的存在，其特点为： 虚拟环境中人的参与与反馈，认识虚拟环境中的重要部分。 人人机交互的实时性，虚拟环境能够快速的响应用户的行为

3.构想性。构想性强是指在虚拟环境中，用户可以根据所获取的多种信息和自身在系统中的行为，通过联想、推理和逻辑判断等思维过程，随着系统的运行状态变化对系统运动的未来进展进行想象，以获取更多的知识，认识复杂系统深层次的运动机理和规律性，进而深化概念、产生新意和构想，主动地寻求、探索信息。

（三）虚拟现实技术的整体发展形势

虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思想的第一阶段（1963年以前）；虚拟现实萌芽为第二阶段（1963-1989）；虚拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段（1990-2004 ）；虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段（2004 - ）。自2015年11月开始，虚拟现实技术在全球的关注度以极快的速度上涨，Facebook、Google、Microsoft、苹果等国外巨头已经对VR进行了全产业链布局，国内企业如腾讯、阿里、华为等也开始将其业务与VR结合。随着虚拟现实技术的不断完善和成熟，已被应用到如教育培训、工业制造、智能医疗、房地产、城市规划、电子商务等各行业领域。

三、虚拟现实技术结合烟草行業应用

（一）虚拟现实技术在烟草“智”造的应用

烟草企业经过几十年的发展，其工业制造已步入中后期发展阶段，信息化与工业化发展已经具备在更高水平、更深层次和更大范围上融合的基础，也存在两者相互促进和融合的强烈内在需求。根据虚拟现实技术及烟草制造应用环境和对象的侧重点不同，可将融合应用分为二类：以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造。

1.生产为中心的虚拟制造为生产工程师提供制造车间现场环境和设备全面虚拟化，并接入现有的ERP、EAM、物联网等系统数据，用于分析改进生产计划和生产工艺，从而实现产品制造过程的最优。在企业资源全面可视化（如设备、人力、原材料等）的虚拟环境下，对生产流水线上的可生产性进行分析与评价，在仿真环境下对制造资源和环境进行优化组合，通过提供精确的生产成本信息数据对生产计划与调度进行合理化决策。

2.控制为中心的虚拟制造提供从设计到制造一体化的虚拟环境，对全系统的控制模型及现实加工过程进行仿真，允许评价产品的设计、生产计划和控制策略。以全局优化和控制为目标，对不同地域的产品设计、产品开发、市场营销、加工制造等，通过网络加以连接和控制。

虚拟现实可视化烟草制造工厂如图2所示。

（二）虚拟现实在烟草实训的应用

烟草传统实训效率低、实训设备的缺乏、实训内容单一，是烟草行业开展烟草实训的重要障碍，特别是在为降低企业培训成本、减少工学矛盾，大力开展远程培训的情况下，更为技术技能类培训的实操训练带来了困难。结合虚拟现实技术则变革了传统实训方式，通过构建虚拟现实烟草实训云平台，可以有效的解决这些问题。

1. 虚拟现实技术能够提供丰富的、沉浸度高的人机交互手段，使得学员在近乎真实的环境中进行实时操作，每一位学员都可以根据自己的学习特点，在自己方便的时间通过计算机自由地选择适合的学习训练内容，按照适合于自己的方式和速度进行学习。由于这些虚拟的训练系统无任何危险，学员可以反复练习，直至掌握操作技能为止，从而极大提高培训的效果。

2.各种生产设备、实训环境和操作过程虚拟化后，使大多数课程可以不用在真实场景中进行，大多数的技能可以在虚拟实训车间中进行训练，而不必购置昂贵的实训设备。在节约大量昂贵的仪器设备费用的前提下，解决在实训教学中因为设备、场地、经费等方面的原因而无法进行的实训教学。同时虚拟实训又可避免实训设备的损坏、训练材料的消耗等问题，从而有效节约成本。

3.将烟草实训内容分类后建设相应的实训课件，把往常一些复杂的、抽象的的内容，用交互性的方式表达出来，全方位、多角度地展示教学内容。课件随着实训内容的变革，同步进行更新，最后汇总到烟草实训云平台中，各烟草企业分享实训课件及内容，丰富了实训内容。

（三）虚拟现实在烟草物流的应用

随着烟草物流生产自动化水平的不断提高，整个物流系统越来越复杂、运转节奏越来越快、人员越来越少，管理者需要关注整个物流系统的每个环节，才能做到精益管理[4]。若仅靠 物流条线的各业务系统，或是经验判断来解决实际的物流问题，难免会造成分析不足、建设效率低下、投入费用高等问题。通过虚拟现实技术，对烟草物流系统进行建模与仿真实现。

1.信息与数据汇聚

将物流中心内的出入库信息、立库信息、分拣信息、设备数据等各种数据资源汇聚到一个统一的平台上展示、体验和管理，打破各个现有系统间的壁垒，促进物流中心的系统体系化和数据共享。

2.生产与管理融合

基于虚拟现实技术的支撑，不仅能把独立的生产过程和生产数据与管理进行结合，同时也能让管理的决策与监督直接到达生产环节，真实呈现流水线数据情况，实时监控设备运行状态，了解运载车辆行进路线。

3.在场与在线互通

充分利用虚拟现实物流平台，打破时间与空间的限制，使物流中心的现场生产者能随时了解和掌握管理都的线上决策。同时，也能让管理者通过在线服务，实现对现场生产的管理，实现在场与在线互通。为物流的精益管理提供科学的决策支持，满足了提高生产率、降低生产成本、节约能源、缩减劳动力、减少废品，提高运输效率等客观要求。

烟草物流中心虚拟仿真平台如图3所示。

四、结束语

烟草是为国民经济发展做出重要贡献的产业，目前，“互联网+”正从理念转向巨大的生产力，烟草行业不能被动归位于传统制造业，必须关注新兴技术和理念的影响。虚拟现实和烟草结合的应用和发展改变了以往传统烟草的对于生产、培训和物流等的方法策略，可以很好的提高整体行业效率，正是“互联网+”烟草的巧妙结合方式之一。通过不断的研究与探索，技术融合创新，定能向着全面增强中国烟草整体竞争实力的目标迈进。