新空間維度

經(jīng)過(guò)90分鐘的車程，游客抵達(dá)圣保羅東部地區(qū)，首先映入眼簾的是寬闊的林蔭大道，與之相連的是圣若澤杜斯坎普斯工業(yè)中心。這里是眾多公司總部的所在地，其中重要的一家是巴西航空工業(yè)公司，它是世界第三大商用飛機(jī)制造商。巴西航空工業(yè)公司坐落于工業(yè)中心的中央位置，這使這個(gè)擁有12000名員工的公司深感自豪。進(jìn)入巴西航空工業(yè)公司的“虛擬現(xiàn)實(shí)”實(shí)驗(yàn)室，游客戴上特制的眼鏡后可以通過(guò)巨大的顯示屏欣賞“虛擬飛機(jī)”內(nèi)部及外部的三維景觀。工程師們?cè)诖藢?shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬新部件或組件如何改變尚處于設(shè)計(jì)階段的飛機(jī)的形狀或性能。

法維奧·卡佩拉是巴西航空工業(yè)公司的一名研發(fā)工程師。他說(shuō)，如果沒(méi)有這樣的模擬設(shè)備，設(shè)計(jì)并制造一架現(xiàn)代化飛機(jī)幾乎是不可能的。一架飛機(jī)由20多萬(wàn)個(gè)獨(dú)特部件組裝而成，其中還不包括鉚釘、螺絲釘之類的組裝零件，只包括發(fā)動(dòng)機(jī)（一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)由15000個(gè)零件組成）等大型部件的內(nèi)部零件。卡佩拉還解釋說(shuō)：“我們的模擬系統(tǒng)能用一行計(jì)算機(jī)代碼表示每個(gè)部件，這樣我們就可以通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)確定每個(gè)部件的最佳安裝位置。與通過(guò)繪圖進(jìn)行設(shè)計(jì)相比，通過(guò)模擬設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)要方便得多?！痹撥浖€可以預(yù)測(cè)飛機(jī)投入使用后各部件將發(fā)生的變化（如熱量如何在機(jī)身各部件或發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪中流動(dòng)），從而有助于制訂維護(hù)計(jì)劃。

巴西航空工業(yè)公司的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備是一個(gè)將計(jì)算機(jī)輔助分析應(yīng)用于制造業(yè)的典型案例。*在制造產(chǎn)品前，設(shè)計(jì)工程師可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助分析，將產(chǎn)品圖形或圖片以物質(zhì)世界的三維形式呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)顯示屏上進(jìn)行描述。通過(guò)安裝能預(yù)測(cè)產(chǎn)品運(yùn)行的其他軟件，工程師們還可以進(jìn)入第四維空間--時(shí)間。

2010年，全球制造商投入了大約1.2萬(wàn)億美元進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的過(guò)程包括使用智能軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。同年，計(jì)算機(jī)輔助分析軟件的銷售收入約達(dá)200億美元，不及開(kāi)發(fā)總成本的2%。*然而，如果沒(méi)有這些軟件，再高額的開(kāi)發(fā)成本很大程度上也會(huì)失去意義。英國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家查爾斯·朗是20世紀(jì)70年代將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析理念引入商業(yè)領(lǐng)域的先鋒人物，他總結(jié)道：“以前一直被認(rèn)為是深?yuàn)W的技術(shù)現(xiàn)已成為主流。這意味著各類制成品，無(wú)論是烤箱還是導(dǎo)彈，其制造過(guò)程可以更可靠、更高效，開(kāi)發(fā)時(shí)間可以更短，功能可以更強(qiáng)大。”*

*　計(jì)算機(jī)輔助分析是對(duì)制造業(yè)多種軟件技術(shù)進(jìn)行全方位描述。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是人們熟知的術(shù)語(yǔ)，用于描述計(jì)算機(jī)輔助分析的主要內(nèi)容，是一種對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行三維設(shè)計(jì)的方法。

*　產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與計(jì)算機(jī)輔助分析軟件的資金投入是筆者的估算。2012年1月27日對(duì)美國(guó)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件生產(chǎn)商歐特克公司首席執(zhí)行官進(jìn)行的電話采訪對(duì)筆者的估算有很大幫助。