VR在數(shù)字化工廠中的應(yīng)用舉例

在傳統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)中，計(jì)算機(jī)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(shí)代的人機(jī)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(shí)技術(shù)只是虛擬工程的工具。

虛擬工程提供了一個(gè)完整的系統(tǒng)視圖，讓開發(fā)者、供應(yīng)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(jì)算機(jī)是計(jì)算技術(shù)時(shí)代的基礎(chǔ)設(shè)施，而虛擬現(xiàn)實(shí)就是虛擬工程時(shí)代的基礎(chǔ)設(shè)施，是下一代計(jì)算平臺(tái)。它最大的價(jià)值在于，從此人類不用再去學(xué)習(xí)如何更好地使用機(jī)器，而是機(jī)器反過來學(xué)習(xí)如何更好地服務(wù)于人。

我們可以從幾個(gè)例子獲得一些認(rèn)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(gè)叫“Cave”的項(xiàng)目，它是一個(gè)混合虛擬和現(xiàn)實(shí)物理環(huán)境的服務(wù)，從產(chǎn)品的初始開發(fā)就基于虛擬環(huán)境來進(jìn)行，而后在產(chǎn)品生命周期中建立虛擬實(shí)物模型，在生產(chǎn)過程中進(jìn)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(xué)習(xí)的新形式。

在Cave制造的環(huán)境里，現(xiàn)實(shí)物體的圖像和物理設(shè)置會(huì)被投影到真實(shí)的墻壁上，使用者通過佩戴傳感器可以體驗(yàn)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(qiáng)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(nèi)的動(dòng)作，專用的眼鏡根據(jù)捕捉到的動(dòng)作形成圖像。戴上眼鏡，你就感覺進(jìn)入了“墻內(nèi)的世界”。

但是從這個(gè)配置你可以看出，Cave的造價(jià)是非常高的。如今用戶版虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的出現(xiàn)使這套設(shè)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(wù)，也可以利用已有技術(shù)進(jìn)軍大眾消費(fèi)市場。

西門子在德國調(diào)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(shí)技術(shù)，或在未來3年內(nèi)計(jì)劃引進(jìn)該技術(shù)，同時(shí)，這些生產(chǎn)商也表達(dá)出對AR的濃厚興趣。

飛機(jī)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(jì)算機(jī)服務(wù)研究和技術(shù)組就已經(jīng)將AR技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)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(gè)從未受過任何訓(xùn)練的工人都可勝任此項(xiàng)工作，從而縮短員工培訓(xùn)的周期。

2003年德國成功研制出用于工業(yè)設(shè)備裝配和維修的Starmate系統(tǒng)和Arvika系統(tǒng)，之后，歐洲航空防務(wù)與航天公司(EADS)利用Arvika系統(tǒng)，通過語音調(diào)用計(jì)算機(jī)生成的提示信息，指導(dǎo)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(jìn)行了“干凈水系統(tǒng)的轉(zhuǎn)配”和“配電盤連接”的工作，充分展現(xiàn)了AR技術(shù)在工業(yè)裝配、維修方面的巨大潛力。

汽車制造行業(yè)

當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到汽車的工業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)當(dāng)中，設(shè)計(jì)者可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔顯示，在與真實(shí)汽車同樣比例的立體空間中，全方位了解每一處設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，最大程度上避免設(shè)計(jì)和生產(chǎn)失誤，減少人力成本和資源浪費(fèi)。

自2000年以來，福特就開始在汽車設(shè)計(jì)過程中以多種方式利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。福特的Immersion Lab實(shí)驗(yàn)室中一些員工戴上虛擬現(xiàn)實(shí)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(yàn)，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(xué)體驗(yàn)等。

最近，奧迪推出了一項(xiàng)名為“虛擬裝配線校檢”的技術(shù)，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(nèi)完成對實(shí)際產(chǎn)品裝配工作的預(yù)估和校準(zhǔn)。整個(gè)測試過程是在名為“CAVE”的虛擬現(xiàn)實(shí)空間中完成的，而CAVE系統(tǒng)最關(guān)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(jìn)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(shè)備更是呈現(xiàn)普及趨勢

2015年感恩節(jié)的時(shí)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A(yù)R智能眼鏡可直接為佩帶者提供相應(yīng)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(shí)現(xiàn)了真正意義上的解放雙手；并可進(jìn)行條形碼掃描，還提供了條形碼驗(yàn)證的紅、綠信號提示。

AR技術(shù)還以其獨(dú)特的魅力，給工業(yè)設(shè)備維修領(lǐng)域帶來無限驚喜。面向工業(yè)設(shè)備維修的AR智能眼鏡，可通過AR技術(shù)顯示解決設(shè)備故障的具體操作步驟，甚至細(xì)到準(zhǔn)確說明如何拆卸零部件。同時(shí)，通過內(nèi)置耳機(jī)，維修人員能聽到每一個(gè)操作步驟的語音提示。因此，即使是沒有任何經(jīng)驗(yàn)的新手，也能順利完成維修任務(wù)，還能保證整個(gè)維修過程的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。并且，AR技術(shù)與數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，可以輕松判斷哪些設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性的設(shè)備維護(hù)。

從人類發(fā)明數(shù)學(xué)開始，物理世界的虛擬化趨勢已經(jīng)持續(xù)了數(shù)千年，計(jì)算機(jī)IT技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了虛擬化后的數(shù)據(jù)流動(dòng)趨勢，而數(shù)字世界在物理世界的重新凝實(shí)，將成為第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也將在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮非常關(guān)鍵的作用。在未來的數(shù)字化時(shí)代里，虛擬現(xiàn)實(shí)很可能不僅僅是一個(gè)極客的玩物，而是繼PC機(jī)、手機(jī)之后的下一代計(jì)算平臺(tái)，它的人機(jī)交互性能將把整個(gè)人類科技的發(fā)展帶上一個(gè)新的階梯。

至于VR技術(shù)的發(fā)展路徑，我在過去的一年里見過500多位工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者，他們也許是這個(gè)世界上最聰明的一群人，無時(shí)無刻不在思考當(dāng)下的技術(shù)瓶頸和市場空白，他們把自己的思考變成一個(gè)個(gè)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，在市場中實(shí)踐。雖然VR技術(shù)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(jī)會(huì)，才會(huì)讓市場如此興奮。