增強現實AR技術在工業制造五大應用模式 _知識百科

【增強現實AR技術在工業制造五大應用模式】近來，一款由日本電子游戲業巨頭任天堂和美國軟件開發公司Niantic聯合開發的智能手機游戲“口袋妖怪Go”（英文名Pokemon Go）風靡全球，形成了一個無國界的全民參與現象，目前是美國Android和iOS應用商店下載量和收入額最高的應用。

該游戲巧妙地結合生活，實現游戲中的地圖和現實世界相互關聯，地圖會根據玩家的位置實時更新游戲中精靈的位置。

如果想要捉到更多精靈，玩家需要經常更換地點，在各種各樣的地方四處尋找，從而達到運動的目的，有益身心健康。如今，在美國、澳大利亞、日本等國的大街上，你會發現突然出現了許多年輕人，他們舉著手機、插著充電寶，穿梭在各地尋找“妖怪” 。

作為這款游戲中用到的核心技術 “增強現實”技術（簡稱AR），蓋過了最近炒得火熱的“虛擬現實”（簡稱VR）技術，重新成為了全球目光關注的焦點。

AR工業技術

增強現實AR技術與虛擬現實技術的區別是什么？

“增強現實”是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術，是把原本在現實世界的一定時間空間范圍內很難體驗到的實體信息(視覺信息，聲音，味道，觸覺等) ，通過電腦等科學技術，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現實的感官體驗。

增強現實技術，不僅展現了真實世界的信息，而且將虛擬的信息同時顯示出來，實現兩種信息相互補充、疊加，使真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。簡而言之，用戶可以通過“增強現實”技術擴展自己的真實世界，直接看見真實世界中看不見的虛擬物體或信息。

一般認為， “增強現實”技術的出現源于“虛擬現實”技術的發展，但二者存在明顯的差別。

虛擬現實技術（簡稱：VR）是一種綜合計算機圖形技術、多媒體技術、人機交互技術、網絡技術、立體顯示技術及仿真技術等多種科學技術綜合發展起來的計算機領域的最新技術，其特點在于可以創建和體驗虛擬世界。使用戶可以通過視、聽、觸等感知行為產生一種沉浸于虛擬環境的感覺并與虛擬環境相互作用從而引起虛擬環境的實時變化。

傳統“虛擬現實”技術可以為用戶創造另一個世界，使其沉浸在虛擬世界；而 “增強現實” 技術則是把計算機帶入到用戶的真實世界中，實現了技術“以人為本” 。二者存在明顯的差異。

增強現實技術AR除了能夠在游戲中大放異彩外，同時也在制造業中也有了越來越廣泛和深入的應用。這也成為很多企業重點研究的對象，同時也成為我國在制造業領域發展中關注的一項重要技術之一。

在中國國家制造強國建設戰略咨詢委員會發布的《中國制造2025》重點領域技術路線圖就將增強現實AR技術列為智能制造核心信息設備領域的關鍵技術之一，其核心內容主要研究三維空間RFID注冊定位技術、工業物聯網信息三維空間、搜索、顯示與交互技術。智能制造核心信息設備是指制造過程各個環節實現信息獲取、實時通信和動態交互及決策分析和控制的關鍵基礎設備。可見，增強現實技術已成為了中國企業智能制造轉型過程中的一項關鍵技術之一。主要的應用模式如下：
讓設備的維修維護變得更便利

對于制造企業而言，設備的維修維護,保障設備的穩定運行具有非常重要作用。然而，隨著設備的集成度、復雜度越來越高、操作人員的經驗缺乏使得設備的維修維護變得越來越困難。但借助增強現實技術AR就能夠使復雜設備的維修、點檢變得直觀方便，可以幫助企業應對上述挑戰，從而轉變原有的設備維修維護的方式，提升效率，保障質量。

以富士通公司為例，為了改善工廠設備維修維護工作人員的現場作業環境，該公司已經將增強現實技術應用于自身的設備點檢與24×7的服務運營中。采用增強現實之前，工作人員通常要在點檢單上手動記錄溫度、壓力等信息，然后再將信息錄入電腦。如今，工作人員可以在現場用觸摸屏錄入信息，創建電子表格并共享最近的信息。增強現實可以快速顯示作業手冊數據，故障歷史中的庫存水平。

利用富士通AR技術提供的文本輸入功能，現場工作人員可以使用它來快速共享信息。當進行現場點檢的時候，無論多小的細節，都可以記錄下來。通過增強現實技術，我們可以輕松判斷哪些設備運轉正常，同時結合數據分析，可以實現預防性的設備維護。另一方面，隨著老齡化社會的急劇加速，具備熟練技術經驗的工人越來越少。通過采用AR技術，即使是能力一般、經驗不足的“菜鳥” ，也可以準確地完成各種各樣的現場維護作業，這將有助于技術、經驗的傳承。

AR工業技術

同樣還有汽車行業的案例，也許過去任何一名汽車維修工或汽車愛好者，都能認出相當大部分的引擎零件并知道具體用途。現在隨著汽車應用到了越來越多復雜的傳感器、計算機和安全設施使汽車的維修不再變得那么容易。為此，寶馬公司專門開發出了一款增強現實眼鏡，寶馬汽車維修人員戴著眼鏡就可以看到高亮顯示的零件，計算機會告訴使用者按照何種順序如何安裝。技師佩戴的眼鏡上的小型屏幕讓技師可以在真實環境下看到計算機生成的圖片

更便捷、準確地指導產品的生產制造過程

由此可以看出，由于能夠直觀的現實出操作步驟和工藝，增強現實除了能夠應用在維修維護過程中，還能夠應用在企業的生產制造過程中，為操作工人提供更加直觀的工藝指導，而不再只是復雜、枯燥的作業指導書和圖紙。

AR工業技術

據報道，波音公司生產線上的工人們已開始大規模使用具有增強現實技術的谷歌眼鏡來完成飛機線束的組裝。眾所周知，客機機身內部的線束錯綜復雜，以往工人們需要拿著飛機內部結構指令手冊或參照PDF圖才能一步步完成線束的組裝和連接，工作流程冗雜繁瑣，往往容易出錯。而開始使用谷歌眼鏡后，工人們就無需拿著手冊和電腦在機艙中到處跑，谷歌眼鏡可投射出各個細節部分的組裝方式來協助工作。數據統計，用上谷歌眼鏡后，波音工人組裝線束的錯誤率降低50% ，時間縮短了25% 。

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使用具有增強現實技術的谷歌眼鏡來完成飛機線束的組裝讓產品營銷變得更犀利
在企業產品營銷方面，增強現實技術也逐步成為促進企業產品銷售的一種利器，能夠使消費者獲得更直觀的體驗。在增強現實的世界里，曾經的品牌和產品宣傳將慢慢減少，互動和服務將逐漸增多。例如產品的試用， Topshop、De Beers和Converse等品牌都在使用增強現實讓消費者試穿和試用衣服、珠寶或者鞋子。 Shiseido和Burberry進一步把增強現實應用到化妝品試用上。而對于寶馬和沃爾沃等汽車品牌來說，增強現實也是新車介紹和虛擬試駕的好選擇。應用在產品的挑選和購買中，如一號店的地鐵虛擬店鋪，掃描之后選擇你喜歡的可以在線購買。
使用增強現實讓消費者試穿和試用鞋子
產品設計階段仿真、分析、評審產品模型
再精確的圖紙，也會限制設計師設計理念的準確表達，影響和客戶的溝通。而增強現實技術，恰恰彌補了這個缺陷。設計師在設計階段可以通過增強現實技術將設計師的創意快速、逼真的融合于現實場景中，使設計師能對最終產品有直觀和切身的感受，利用最終設計方案的完善。
同時，通過增強現實技術，可以使設計出的虛擬模型與現實中的真實場景相互融合，從而在設計定型前可以更好進行裝配仿真、分析、評審產品模型等工作。
運用AR技術拓寬物聯網應用之路
最后要提到的就是AR技術在物聯網領域中的應用，物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發展階段。將增強現實AR技術融入到物聯網中，可以使信息的呈現方式更加的便利、友好和直觀。
當我們舉起手機就能夠通過手機看到我們所使用產品的運行狀態，性能和各項重要參數，同時這些數據通過物聯網也能夠直觀的反映到產品設計師的手中，從而使他們可以不斷的去優化完善產品，為客戶帶來更好的體驗，省去了很多不必要的環節。
在這方面美國的PTC公司也有了一些成熟的解決方案， PTC公司主推的“智能互聯產品”的關鍵性環節是指智能產品的每一個動作，都會重新返回設計師的桌面，從而實現實時的反饋和革命性的優化策略。 PTC公司結合其已有的CAD、PLM解決方案和這幾年通過并購而不斷壯大的物聯網平臺相融合，從某種程度上實現了數字世界和物理世界的融合，但僅僅是這樣這還不夠，數字化模型和實物模型之間還缺乏直觀連接和展示的橋梁，而增強現實(AR)這種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術正好彌補了這一點，可以幫助設計師更直觀地了解產品在現實世界的運作和使用情況。
增強現實幫助設計師更直觀地了解產品在現實世界的運作和使用情況
為此， PTC在去年收購了原高通公司的Vuforia ， Vuforia是一個的增強現實（AR）移動視覺平臺，為移動設備開發應用，比如平板電腦或手機， Vuforia能夠混合現實和計算機生成的圖像，可以使虛擬物體和真實物體共享空間。
通過收購Vuforia ，結合PTC全生命周期管理解決方案和物聯網解決方案，使制造行業企業深化應用AR技術擁有了更多想象的空間。通過Vuforia開發平臺，可以讓真實產品與數字化產品之間的鏈接變得更加便利、直觀，同時結合物聯網技術，智能產品各項終端用戶使用參數也能夠直觀的反映出來，從而促使智能產品的全生命周期管理變得更加完整，進一步拓展了PTC的物聯網轉型之路。隨著AR技術在產品設計研發的全生命周期中被應用，將在產品設計、產品監控以及指導運營商與技術人員如何正確使用并維護產品方面，打造全新的工作方式。
2016技術成熟度曲線
從Gartner發布的2016年技術成熟度曲線來看，增強現實技術已經處于了幻滅期，形成了一個正在逐步走向落地的過程。可以預計，在未來10年內，增強現實技術會離我們越來越近，并逐步從制造業應用走進我們的生活。

文章插圖

后記
當然對制造業企業而言，增強現實技術肯定不會僅限于文中所列的這五大應用模式，相信隨著AR技術的進步和企業業務需求的不斷擴展，未來必將會有越來越多的應用途徑和展示方式，這是毋容置疑的。增強現實技術留給我們無數的想象空間和應用方式、應用場景。其發揮出來的作用也許在現在還表現的不那么明顯，但隨著我們的深入挖掘，也許改變的不再僅僅是輔助優化企業的制造過程，而是顛覆商業模式、打造智能產品、創造新的產業生態等一系列翻天覆地的變化。