工程师们都热爱解决问题。而在新的产品和技术的开发中，必然会产生一系列只有通过试验、差错及物理学才能将其解决的独特问题。因此，工程师运用复杂的公式来分析设计思路并努力去证明，在制造为成品后该设计可以精确地实现工程师预期的功能。在虚拟设计工具还没有成熟的年代，工程师在设计过程中不得不制造大量的、通常又很昂贵的实体样机，对它们进行测试，做出改进，然后重复这一过程。如今，工程师们在制造实体样机之前就可以通过虚拟的方式构建和分析原型机，甚至可以让操作员虚拟操作原型机。因此，这种新的方式让设计的质量更高，设计流程中对环境造成的负面影响更小，让工程师的工作效率也更高。

卡特彼勒技术研发（中国）有限公司虚拟现实实验室通过创建全幅三维虚拟环境，可以在制造实体样机前就对产品和制造流程进行验证审查，从而减少制造样机所耗费的资源和时间。该系统由三面幕墙，一面地幕和四台高清 3D 投影仪构成，工作区域宽3.25 米，纵深 3.25 米，高 2.44 米。该项技术可以做到让使用者身临其境，身处和真实环境类似的虚拟世界中与 1:1比例的产品模型进行自然交互。使用者的身体姿态由先进的实时跟踪系统所捕捉，并在屏幕上实时反映使用者的操作视角画面。

这种设计阶段的虚拟人机互动可以帮助设计团队更深刻地理解关键的设计要素，如操作员的视野、装配线审核、可维护性审核、人体工程评估、设计审核以及厂房生产流程预演等。它可以帮助整机设计团队更快发现并解决问题进而避免后期的设计更改，同时也可以缩短设计时间，降低研发成本。此外，这种技术也让工厂管理运营人员对卡特彼勒新工厂中全新的或改造的制造流程进行虚拟演练，确保工程师有足够的时间和资源在实际生产开始前高效地改进和提升制造流程。

卡特彼勒技术研发（ 中国） 有限公司的虚拟现实实验室及其工程师已经完成了许多卡特彼勒中国新产品项目的虚拟审核，包括中型轮式装载机、大型轮式装载机、履带式推土机和平地机。它还为卡特彼勒在中国新工厂的建设和现有工厂的改造工作提供支持。例如，一个由跨职能部门人员组成的团队最近在虚拟现实实验室进行了驾驶舱装配工厂重新布局项目的虚拟审核。此次审核检查出了在生产线布局、设备、物流和物料流等方面存在的 45 个问题。由于在生产线实际投入使用之前就发现了这些问题，改进措施所带来的成本节省估算达281.4 万元人民币（约 46.9 万美元）。

总之，虚拟现实实验室带来了两大主要益处：对于流程设计和改进而言，它有助于实现更高效的制造流程；对于产品设计而言，它可以有助于完成高品质的设计并在设计过程中节约可观的时间、成本、材料和能耗。除此之外，其他的益处还包括安全性更好、操作员的人机工程效果更佳。最重要的是，优化的系统带来了更好的产品性能，从而帮助客户降低拥有和运营成本。(本文来自卡特彼勒)