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VR對未來數(shù)字化工廠有著怎樣的影響

星之球科技 來源:國際工業(yè)自動化2016-08-22 我要評論(0 )   

如果我們列個表,把2016年最火的黑科技名詞全放上來,虛擬現(xiàn)實(VR)一定能排在前三位。浙江省今年的高考作文題目甚至就是《虛擬與現(xiàn)實》,VR這個極客詞匯似乎已經(jīng)進入尋...

如果我們列個表,把2016年最火的黑科技名詞全放上來,虛擬現(xiàn)實(VR)一定能排在前三位。浙江省今年的高考作文題目甚至就是《虛擬與現(xiàn)實》,VR這個極客詞匯似乎已經(jīng)進入尋常百姓家。
 
然而,雖然中國VR市場熱度持續(xù)高漲,但在技術和產(chǎn)品內容上都還存在很大的缺陷。機構投資人也是觀望的居多,真正出手的很少。VR的市場教育和渠道體系還比較初級,聽說過VR的人很多,見過的很少,體驗過的人就更少了。
 
那么虛擬現(xiàn)實行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢到底如何?它對于數(shù)字化工廠未來工業(yè)的發(fā)展又會有哪些影響呢?值得我們對此一探究竟。
 
VR在數(shù)字化工廠中的應用
 
虛擬現(xiàn)實技術雖然在消費品市場比較火熱,但在我看來,這項技術在數(shù)字化工廠的應用前景會更加廣闊,因為它將解決目前制造業(yè)工廠中的三個痛點:
 
成本問題
制造業(yè)的成本高是多方面的,而且不同的行業(yè)問題也不一樣,但是有一點在中國當前是比較普遍的,就是用工成本的上升。一方面工人的工資水平在提高,另外一方面,由于新生代的權利意識覺醒,跳槽變得越來越頻繁,很多工廠每年要有很高比例的老工人離職,新工人上崗。而以往新工人上崗之前,需要進行幾個月的實習和技術培訓,才能成為一個熟練工,即使是一個熟練工,其成本在近幾年是呈幾何級上升的,虛擬現(xiàn)實技術將成為這個問題的重要解決方案。
 
使用VR和AR技術,可以在眼睛屏幕上直接顯示操作指令與說明圖片,可讓員工隨時查詢和執(zhí)行作業(yè)。虛擬現(xiàn)實技術與數(shù)字化工廠結合之后,一個新人也能隨時調用每臺設備的參數(shù)和互動式的操作手冊,這會大大減少工廠內專家型工人的雇傭,降低勞動成本。
 
在數(shù)字化工廠應用了虛擬現(xiàn)實技術之后,企業(yè)培訓的目標不再是讓工人掌握某種技能,而是如何使用這些高效的數(shù)字化工具,如何有效地進行人機互動。這個門檻遠比設備操作要低得多,而且隨著VR技術的發(fā)展,交互性會越來越友好,學習成本也會越來越低。
 
效率問題
效率問題可以舉個例子說明。我們打出租車的時候,在沒有建立起北京市的虛擬城市地圖之前,我們需要有經(jīng)驗的司機,因為我們需要問路,需要預測什么時間到,遇到堵車需要借助運氣和司機的經(jīng)驗。而當建立了一個虛擬的城市模型以后,在虛擬地圖上可以設置起點和終點,可以對路線進行優(yōu)化以選擇最優(yōu)路徑,虛擬的導航地圖可以和真實的行車數(shù)據(jù)進行互動,可以實時糾偏,而且多次往返以后地圖數(shù)據(jù)會反饋回一個優(yōu)化的線路。虛擬模型和真實模型形成雙向數(shù)據(jù)流,不斷地迭代、優(yōu)化,實現(xiàn)最優(yōu)的生產(chǎn)模型。這就是我們所說的集成虛擬世界和現(xiàn)實世界,把虛實結合在一起,實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高。
 
AR技術可以根據(jù)現(xiàn)場情況通過算法得出運行最快、步驟最少的解決方案。以菜鳥物流為例,揀貨員從快遞箱中取出需要配貨的訂單,運用AR眼鏡掃描訂單上的二維碼,就從眼鏡鏡片屏幕中看到了該訂單包含的詳細商品信息。然后揀貨員精確地從面前貨架上取貨、確認、放入快遞箱。貨品的擺放也經(jīng)過了智能算法的優(yōu)化,以保證揀貨員在最短的時間內完成一個訂單的貨品分揀。在這里,一個訂單貨品的分揀僅需要三分鐘左右,大大節(jié)省了時間,而且AR眼鏡還能瞬間采集所看到的信息,遠遠超過以往速度。
 
時效性問題
企業(yè)難免會出現(xiàn)各種故障,而對企業(yè)來說一分鐘的停滯就可能造成成千上萬元的損失。對于擁有外勤人員的企業(yè),更是存在信息交換不到位、出現(xiàn)故障無法及時解決等問題。
 
虛擬現(xiàn)實技術能夠縮短問題診斷與修復的時間,且不再需要另外派遣專家前往遠端據(jù)點。事故現(xiàn)場任意員工皆可通過AR眼鏡與遠端專家通過視頻協(xié)作完成任務,擁有極高的時效性并省下專家飛往現(xiàn)場提供協(xié)助的開銷。遠端現(xiàn)場的員工可由通信與即時視頻分享讓有經(jīng)驗的員工提供問題診斷及修復的建議。問題瞬間解決的同時還提高了準確性。
 
VR在數(shù)字化工廠中的應用舉例
 
在傳統(tǒng)的數(shù)字化技術中,計算機系統(tǒng)僅僅是給人類提供協(xié)助,人類仍然需要自己操控系統(tǒng)。而新時代的人機交互則需要顛覆性的方法,我們可以把它命名為“虛擬工程”,虛擬現(xiàn)實技術只是虛擬工程的工具。
 
虛擬工程提供了一個完整的系統(tǒng)視圖,讓開發(fā)者、供應商、制造商和用戶能夠以同樣的方式來虛擬使用那些尚不存在的物品,并根據(jù)其特性和功能做出全面的評估。計算機是計算技術時代的基礎設施,而虛擬現(xiàn)實就是虛擬工程時代的基礎設施,是下一代計算平臺。它最大的價值在于,從此人類不用再去學習如何更好地使用機器,而是機器反過來學習如何更好地服務于人。
 
我們可以從幾個例子獲得一些認識。
 
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)
 
西門子
西門子在波音和卡特彼勒一直有一個叫“Cave”的項目,它是一個混合虛擬和現(xiàn)實物理環(huán)境的服務,從產(chǎn)品的初始開發(fā)就基于虛擬環(huán)境來進行,而后在產(chǎn)品生命周期中建立虛擬實物模型,在生產(chǎn)過程中進行交互式的靈活性評估,最后再研究客戶對于不同型號產(chǎn)品的情感反饋以及在沉浸環(huán)境中創(chuàng)建學習的新形式。
 
在Cave制造的環(huán)境里,現(xiàn)實物體的圖像和物理設置會被投影到真實的墻壁上,使用者通過佩戴傳感器可以體驗墻上圖像形成的虛擬環(huán)境。
 
Cave的基本配置有:三面投影墻;地面投影地板;墻壁跟蹤傳感器;利用三面墻壁形成立體音響。
 
三面墻壁和地面投影加強3D環(huán)境感和立體音效,Cave墻壁上有跟蹤傳感器捕捉使用者在房間內的動作,專用的眼鏡根據(jù)捕捉到的動作形成圖像。戴上眼鏡,你就感覺進入了“墻內的世界”。
 
但是從這個配置你可以看出,Cave的造價是非常高的。如今用戶版虛擬現(xiàn)實頭盔的出現(xiàn)使這套設備的成本大幅縮減了,所以西門子有了新想法:不僅為波音這類大客戶服務,也可以利用已有技術進軍大眾消費市場。
 
西門子在德國調研的100多家生產(chǎn)商里,超過1/3的公司正在使用虛擬現(xiàn)實技術,或在未來3年內計劃引進該技術,同時,這些生產(chǎn)商也表達出對AR的濃厚興趣。
 
飛機制造行業(yè)
 
波音、空客
早在上世界90年代初,美國波音公司的計算機服務研究和技術組就已經(jīng)將AR技術應用于飛機制造中的電力線纜的連接和接線器的裝配中。在AR系統(tǒng)的幫助下,一個從未受過任何訓練的工人都可勝任此項工作,從而縮短員工培訓的周期。
 
2003年德國成功研制出用于工業(yè)設備裝配和維修的Starmate系統(tǒng)和Arvika系統(tǒng),之后,歐洲航空防務與航天公司(EADS)利用Arvika系統(tǒng),通過語音調用計算機生成的提示信息,指導工人輕松地完成lm×6m板上的高密度布線工作。
 
空客公司利用Arvikx系統(tǒng)進行了“干凈水系統(tǒng)的轉配”和“配電盤連接”的工作,充分展現(xiàn)了AR技術在工業(yè)裝配、維修方面的巨大潛力。
 
汽車制造行業(yè)
 
福特、奧迪
當虛擬現(xiàn)實技術應用到汽車的工業(yè)設計和生產(chǎn)當中,設計者可以借助虛擬現(xiàn)實頭盔顯示,在與真實汽車同樣比例的立體空間中,全方位了解每一處設計細節(jié),最大程度上避免設計和生產(chǎn)失誤,減少人力成本和資源浪費。
 
自2000年以來,福特就開始在汽車設計過程中以多種方式利用虛擬現(xiàn)實技術。福特的Immersion Lab實驗室中一些員工戴上虛擬現(xiàn)實頭盔,并模擬觀察一輛汽車,而他們的同事將可以通過大屏幕查看他們的體驗,并且在多種不同條件下以虛擬方式去查看汽車,提升駕駛者的人體工程學體驗等。
 
最近,奧迪推出了一項名為“虛擬裝配線校檢”的技術,利用3D投射和手勢控制,可以使流水線工人在三維虛擬空間內完成對實際產(chǎn)品裝配工作的預估和校準。整個測試過程是在名為“CAVE”的虛擬現(xiàn)實空間中完成的,而CAVE系統(tǒng)最關鍵的則是利用投影儀向地板、墻壁投射3D影像的裝置,使用者佩戴3D眼鏡進入后,便可有身臨其境的感覺。
 
近年來,在汽車行業(yè),AR智能設備更是呈現(xiàn)普及趨勢。
 
2015年感恩節(jié)的時候,大眾汽車就給員工配備了30幾副AR智能眼鏡,來輔助員工工作。該款AR智能眼鏡可直接為佩帶者提供相應的信息并且顯示在可視區(qū)域,使得工人再也不用怕記不住、分不清各類繁瑣信息而手忙腳亂了;其聲控功能實現(xiàn)了真正意義上的解放雙手;并可進行條形碼掃描,還提供了條形碼驗證的紅、綠信號提示。
 
AR技術還以其獨特的魅力,給工業(yè)設備維修領域帶來無限驚喜。面向工業(yè)設備維修的AR智能眼鏡,可通過AR技術顯示解決設備故障的具體操作步驟,甚至細到準確說明如何拆卸零部件。同時,通過內置耳機,維修人員能聽到每一個操作步驟的語音提示。因此,即使是沒有任何經(jīng)驗的新手,也能順利完成維修任務,還能保證整個維修過程的標準化和規(guī)范化。并且,AR技術與數(shù)據(jù)分析相結合,可以輕松判斷哪些設備運轉正常,實現(xiàn)預防性的設備維護。
 
從人類發(fā)明數(shù)學開始,物理世界的虛擬化趨勢已經(jīng)持續(xù)了數(shù)千年,計算機IT技術的發(fā)展促進了虛擬化后的數(shù)據(jù)流動趨勢,而數(shù)字世界在物理世界的重新凝實,將成為第四次工業(yè)革命的關鍵環(huán)節(jié),虛擬現(xiàn)實技術也將在這個領域發(fā)揮非常關鍵的作用。在未來的數(shù)字化時代里,虛擬現(xiàn)實很可能不僅僅是一個極客的玩物,而是繼PC機、手機之后的下一代計算平臺,它的人機交互性能將把整個人類科技的發(fā)展帶上一個新的階梯。
 
至于VR技術的發(fā)展路徑,我在過去的一年里見過500多位工業(yè)領域的創(chuàng)業(yè)者,他們也許是這個世界上最聰明的一群人,無時無刻不在思考當下的技術瓶頸和市場空白,他們把自己的思考變成一個個創(chuàng)業(yè)項目,在市場中實踐。雖然VR技術的未來依然需要很多的努力,但也許正是這種目前看不清甚至可能被人看不起的地方,才是未來的機會,才會讓市場如此興奮。
 

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VR技術數(shù)字化工廠影響案例
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