关注│VR技术给工业带来的巨大冲击
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数字世界在物理世界的重新凝实,将成为第四次工业革命的关键环节,虚拟现实技术也将在这个领域发挥非常关键的作用。

  

如果我们列个表,把2016年最火的黑科技名词全放上来,虚拟现实(VR)一定能排在前三位。浙江省今年的高考作文题目甚至就是《虚拟与现实》,VR这个极客词汇似乎已经进入寻常百姓家。

  

然而,虽然中国VR市场热度持续高涨,但在技术和产品内容上都还存在很大的缺陷?;雇蹲嗜艘彩枪弁木佣?,真正出手的很少。VR的市场教育和渠道体系还比较初级,听说过VR的人很多,见过的很少,体验过的人就更少了。

  

那么虚拟现实行业的发展现状和未来趋势到底如何?它对于数字化工厂未来工业的发展又会有哪些影响呢?值得我们对此一探究竟。

VR在数字化工厂中的应用

虚拟现实技术虽然在消费品市场比较火热,但在我看来,这项技术在数字化工厂的应用前景会更加广阔,因为它将解决目前制造业工厂中的三个痛点:

成本问题

  

制造业的成本高是多方面的,而且不同的行业问题也不一样,但是有一点在中国当前是比较普遍的,就是用工成本的上升。一方面工人的工资水平在提高,另外一方面,由于新生代的权利意识觉醒,跳槽变得越来越频繁,很多工厂每年要有很高比例的老工人离职,新工人上岗。而以往新工人上岗之前,需要进行几个月的实习和技术培训,才能成为一个熟练工,即使是一个熟练工,其成本在近几年是呈几何级上升的,虚拟现实技术将成为这个问题的重要解决方案。

  

使用VR和AR技术,可以在眼睛屏幕上直接显示操作指令与说明图片,可让员工随时查询和执行作业。虚拟现实技术与数字化工厂结合之后,一个新人也能随时调用每台设备的参数和互动式的操作手册,这会大大减少工厂内专家型工人的雇佣,降低劳动成本。

  

在数字化工厂应用了虚拟现实技术之后,企业培训的目标不再是让工人掌握某种技能,而是如何使用这些高效的数字化工具,如何有效地进行人机互动。这个门槛远比设备操作要低得多,而且随着VR技术的发展,交互性会越来越友好,学习成本也会越来越低。


效率问题

  

效率问题可以举个例子说明。我们打出租车的时候,在没有建立起北京市的虚拟城市地图之前,我们需要有经验的司机,因为我们需要问路,需要预测什么时间到,遇到堵车需要借助运气和司机的经验。而当建立了一个虚拟的城市模型以后,在虚拟地图上可以设置起点和终点,可以对路线进行优化以选择最优路径,虚拟的导航地图可以和真实的行车数据进行互动,可以实时纠偏,而且多次往返以后地图数据会反馈回一个优化的线路。虚拟模型和真实模型形成双向数据流,不断地迭代、优化,实现最优的生产模型。这就是我们所说的集成虚拟世界和现实世界,把虚实结合在一起,实现生产效率的提高。

  

AR技术可以根据现场情况通过算法得出运行最快、步骤最少的解决方案。以菜鸟物流为例,拣货员从快递箱中取出需要配货的订单,运用AR眼镜扫描订单上的二维码,就从眼镜镜片屏幕中看到了该订单包含的详细商品信息。然后拣货员精确地从面前货架上取货、确认、放入快递箱?;跗返陌诜乓簿酥悄芩惴ǖ挠呕?,以保证拣货员在最短的时间内完成一个订单的货品分拣。在这里,一个订单货品的分拣仅需要三分钟左右,大大节省了时间,而且AR眼镜还能瞬间采集所看到的信息,远远超过以往速度。

  

时效性问题

  

企业难免会出现各种故障,而对企业来说一分钟的停滞就可能造成成千上万元的损失。对于拥有外勤人员的企业,更是存在信息交换不到位、出现故障无法及时解决等问题。

  

虚拟现实技术能够缩短问题诊断与修复的时间,且不再需要另外派遣专家前往远端据点。事故现场任意员工皆可通过AR眼镜与远端专家通过视频协作完成任务,拥有极高的时效性并省下专家飞往现场提供协助的开销。



远端现场的员工可由通信与即时视频分享让有经验的员工提供问题诊断及修复的建议。问题瞬间解决的同时还提高了准确性。

  

VR在数字化工厂中的应用举例

  

在传统的数字化技术中,计算机系统仅仅是给人类提供协助,人类仍然需要自己操控系统。而新时代的人机交互则需要颠覆性的方法,我们可以把它命名为“虚拟工程”,虚拟现实技术只是虚拟工程的工具。

  

虚拟工程提供了一个完整的系统视图,让开发者、供应商、制造商和用户能够以同样的方式来虚拟使用那些尚不存在的物品,并根据其特性和功能做出全面的评估。计算机是计算技术时代的基础设施,而虚拟现实就是虚拟工程时代的基础设施,是下一代计算平台。它最大的价值在于,从此人类不用再去学习如何更好地使用机器,而是机器反过来学习如何更好地服务于人。


我们可以从几个例子获得一些认识。

  

工业互联网行业——西门子

  

西门子在波音和卡特彼勒一直有一个叫“Cave”的项目,它是一个混合虚拟和现实物理环境的服务,从产品的初始开发就基于虚拟环境来进行,而后在产品生命周期中建立虚拟实物模型,在生产过程中进行交互式的灵活性评估,最后再研究客户对于不同型号产品的情感反馈以及在沉浸环境中创建学习的新形式。

  

在Cave制造的环境里,现实物体的图像和物理设置会被投影到真实的墙壁上,使用者通过佩戴传感器可以体验墙上图像形成的虚拟环境。

  

Cave的基本配置有:三面投影墙;地面投影地板;墙壁跟踪传感器;利用三面墙壁形成立体音响。

  

三面墙壁和地面投影加强3D环境感和立体音效,Cave墙壁上有跟踪传感器捕捉使用者在房间内的动作,专用的眼镜根据捕捉到的动作形成图像。戴上眼镜,你就感觉进入了“墙内的世界”。

  

但是从这个配置你可以看出,Cave的造价是非常高的。如今用户版虚拟现实头盔的出现使这套设备的成本大幅缩减了,所以西门子有了新想法:不仅为波音这类大客户服务,也可以利用已有技术进军大众消费市场。

  

西门子在德国调研的100多家生产商里,超过1/3的公司正在使用虚拟现实技术,或在未来3年内计划引进该技术,同时,这些生产商也表达出对AR的浓厚兴趣。


  

飞机制造行业——波音、空客

  

早在上世界90年代初,美国波音公司的计算机服务研究和技术组就已经将AR技术应用于飞机制造中的电力线缆的连接和接线器的装配中。在AR系统的帮助下,一个从未受过任何训练的工人都可胜任此项工作,从而缩短员工培训的周期。

  

2003年德国成功研制出用于工业设备装配和维修的Starmate系统和Arvika系统,之后,欧洲航空防务与航天公司(EADS)利用Arvika系统,通过语音调用计算机生成的提示信息,指导工人轻松地完成lm×6m板上的高密度布线工作。

  

空客公司利用Arvikx系统进行了“干净水系统的转配”和“配电盘连接”的工作,充分展现了AR技术在工业装配、维修方面的巨大潜力。 汽车制造行业

  

当虚拟现实技术应用到汽车的工业设计和生产当中,设计者可以借助虚拟现实头盔显示,在与真实汽车同样比例的立体空间中,全方位了解每一处设计细节,最大程度上避免设计和生产失误,减少人力成本和资源浪费。


自2000年以来,福特就开始在汽车设计过程中以多种方式利用虚拟现实技术。福特的Immersion Lab实验室中一些员工戴上虚拟现实头盔,并模拟观察一辆汽车,而他们的同事将可以通过大屏幕查看他们的体验,并且在多种不同条件下以虚拟方式去查看汽车,提升驾驶者的人体工程学体验等。

  

最近,奥迪推出了一项名为“虚拟装配线校检”的技术,利用3D投射和手势控制,可以使流水线工人在三维虚拟空间内完成对实际产品装配工作的预估和校准。整个测试过程是在名为“CAVE”的虚拟现实空间中完成的,而CAVE系统最关键的则是利用投影仪向地板、墙壁投射3D影像的装置,使用者佩戴3D眼镜进入后,便可有身临其境的感觉。

  

近年来,在汽车行业,AR智能设备更是呈现普及趋势

  

2015年感恩节的时候,大众汽车就给员工配备了30几副AR智能眼镜,来辅助员工工作。该款AR智能眼镜可直接为佩带者提供相应的信息并且显示在可视区域,使得工人再也不用怕记不住、分不清各类繁琐信息而手忙脚乱了;其声控功能实现了真正意义上的解放双手;并可进行条形码扫描,还提供了条形码验证的红、绿信号提示。

  

AR技术还以其独特的魅力,给工业设备维修领域带来无限惊喜。面向工业设备维修的AR智能眼镜,可通过AR技术显示解决设备故障的具体操作步骤,甚至细到准确说明如何拆卸零部件。同时,通过内置耳机,维修人员能听到每一个操作步骤的语音提示。因此,即使是没有任何经验的新手,也能顺利完成维修任务,还能保证整个维修过程的标准化和规范化。并且,AR技术与数据分析相结合,可以轻松判断哪些设备运转正常,实现预防性的设备维护。

  

从人类发明数学开始,物理世界的虚拟化趋势已经持续了数千年,计算机IT技术的发展促进了虚拟化后的数据流动趋势,而数字世界在物理世界的重新凝实,将成为第四次工业革命的关键环节,虚拟现实技术也将在这个领域发挥非常关键的作用。在未来的数字化时代里,虚拟现实很可能不仅仅是一个极客的玩物,而是继PC机、手机之后的下一代计算平台,它的人机交互性能将把整个人类科技的发展带上一个新的阶梯。

  

至于VR技术的发展路径,我在过去的一年里见过500多位工业领域的创业者,他们也许是这个世界上最聪明的一群人,无时无刻不在思考当下的技术瓶颈和市场空白,他们把自己的思考变成一个个创业项目,在市场中实践。虽然VR技术的未来依然需要很多的努力,但也许正是这种目前看不清甚至可能被人看不起的地方,才是未来的机会,才会让市场如此兴奋。