工程師們都熱愛解決問題。而在新的產品和技術的開發中，必然會產生一系列只有通過試驗、差錯及物理學才能將其解決的獨特問題。因此，工程師運用復雜的公式來分析設計思路并努力去證明，在制造為成品后該設計可以精確地實現工程師預期的功能。在虛擬設計工具還沒有成熟的年代，工程師在設計過程中不得不制造大量的、通常又很昂貴的實體樣機，對它們進行測試，做出改進，然后重復這一過程。如今，工程師們在制造實體樣機之前就可以通過虛擬的方式構建和分析原型機，甚至可以讓操作員虛擬操作原型機。因此，這種新的方式讓設計的質量更高，設計流程中對環境造成的負面影響更小，讓工程師的工作效率也更高。


    　卡特彼勒技術研發(中國)有限公司虛擬現實實驗室通過創建全幅三維虛擬環境，可以在制造實體樣機前就對產品和制造流程進行驗證審查，從而減少制造樣機所耗費的資源和時間。該系統由三面幕墻，一面地幕和四臺高清 3D 投影儀構成，工作區域寬3.25 米，縱深 3.25 米，高 2.44 米。該項技術可以做到讓使用者身臨其境，身處和真實環境類似的虛擬世界中與 1:1比例的產品模型進行自然交互。使用者的身體姿態由先進的實時跟蹤系統所捕捉，并在屏幕上實時反映使用者的操作視角畫面。


　　這種設計階段的虛擬人機互動可以幫助設計團隊更深刻地理解關鍵的設計要素，如操作員的視野、裝配線審核、可維護性審核、人體工程評估、設計審核以及廠房生產流程預演等。它可以幫助整機設計團隊更快發現并解決問題進而避免后期的設計更改，同時也可以縮短設計時間，降低研發成本。此外，這種技術也讓工廠管理運營人員對卡特彼勒新工廠中全新的或改造的制造流程進行虛擬演練，確保工程師有足夠的時間和資源在實際生產開始前高效地改進和提升制造流程。


　　卡特彼勒技術研發( 中國) 有限公司的虛擬現實實驗室及其工程師已經完成了許多卡特彼勒中國新產品項目的虛擬審核，包括中型輪式裝載機、大型輪式裝載機、履帶式推土機和平地機。它還為卡特彼勒在中國新工廠的建設和現有工廠的改造工作提供支持。例如，一個由跨職能部門人員組成的團隊最近在虛擬現實實驗室進行了駕駛艙裝配工廠重新布局項目的虛擬審核。此次審核檢查出了在生產線布局、設備、物流和物料流等方面存在的 45 個問題。由于在生產線實際投入使用之前就發現了這些問題，改進措施所帶來的成本節省估算達281.4 萬元人民幣(約 46.9 萬美元)。


　　總之，虛擬現實實驗室帶來了兩大主要益處：對于流程設計和改進而言，它有助于實現更高效的制造流程;對于產品設計而言，它可以有助于完成高品質的設計并在設計過程中節約可觀的時間、成本、材料和能耗。除此之外，其他的益處還包括安全性更好、操作員的人機工程效果更佳。最重要的是，優化的系統帶來了更好的產品性能，從而幫助客戶降低擁有和運營成本。