AR增強現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)制造中的五大應(yīng)用模式

　　近來，一款由日本電子游戲業(yè)巨頭任天堂和美國軟件開發(fā)公司Niantic聯(lián)合開發(fā)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(xiàn)象，目前是美國Android和iOS應(yīng)用商店下載量和收入額最高的應(yīng)用。

　　該游戲巧妙地結(jié)合生活，實現(xiàn)游戲中的地圖和現(xiàn)實世界相互關(guān)聯(lián)，地圖會根據(jù)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(jīng)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(fā)現(xiàn)突然出現(xiàn)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(shù) “增強現(xiàn)實”技術(shù)（簡稱AR），蓋過了最近炒得火熱的“虛擬現(xiàn)實”（簡稱VR）技術(shù)，重新成為了全球目光關(guān)注的焦點。

　　增強現(xiàn)實AR技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的區(qū)別是什么？

　　“增強現(xiàn)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(shù)，是把原本在現(xiàn)實世界的一定時間空間范圍內(nèi)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(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗。

　　增強現(xiàn)實技術(shù)，不僅展現(xiàn)了真實世界的信息，而且將虛擬的信息同時顯示出來，實現(xiàn)兩種信息相互補充、疊加，使真實的環(huán)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(xiàn)實”技術(shù)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(xiàn)實”技術(shù)的出現(xiàn)源于“虛擬現(xiàn)實”技術(shù)的發(fā)展，但二者存在明顯的差別。

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

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

　　增強現(xiàn)實技術(shù)AR除了能夠在游戲中大放異彩外，同時也在制造業(yè)中也有了越來越廣泛和深入的應(yīng)用。這也成為很多企業(yè)重點研究的對象，同時也成為我國在制造業(yè)領(lǐng)域發(fā)展中關(guān)注的一項重要技術(shù)之一。

　　在中國國家制造強國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會發(fā)布的《中國制造2025》重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖就將增強現(xiàn)實AR技術(shù)列為智能制造核心信息設(shè)備領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，其核心內(nèi)容主要研究三維空間RFID注冊定位技術(shù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息三維空間、搜索、顯示與交互技術(shù)。智能制造核心信息設(shè)備是指制造過程各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)信息獲取、實時通信和動態(tài)交互及決策分析和控制的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備。可見，增強現(xiàn)實技術(shù)已成為了中國企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型過程中的一項關(guān)鍵技術(shù)之一。主要的應(yīng)用模式如下：

　　讓設(shè)備的維修維護變得更便利

　　對于制造企業(yè)而言，設(shè)備的維修維護，保障設(shè)備的穩(wěn)定運行具有非常重要作用。然而，隨著設(shè)備的集成度、復(fù)雜度越來越高、操作人員的經(jīng)驗缺乏使得設(shè)備的維修維護變得越來越困難。但借助增強現(xiàn)實技術(shù)AR就能夠使復(fù)雜設(shè)備的維修、點檢變得直觀方便，可以幫助企業(yè)應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，從而轉(zhuǎn)變原有的設(shè)備維修維護的方式，提升效率，保障質(zhì)量。

　　以富士通公司為例，為了改善工廠設(shè)備維修維護工作人員的現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，該公司已經(jīng)將增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于自身的設(shè)備點檢與24×7的服務(wù)運營中。采用增強現(xiàn)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(xiàn)場用觸摸屏錄入信息，創(chuàng)建電子表格并共享最近的信息。增強現(xiàn)實可以快速顯示作業(yè)手冊數(shù)據(jù)，故障歷史中的庫存水平。

　　利用富士通AR技術(shù)提供的文本輸入功能，現(xiàn)場工作人員可以使用它來快速共享信息。當進行現(xiàn)場點檢的時候，無論多小的細節(jié)，都可以記錄下來。通過增強現(xiàn)實技術(shù)，我們可以輕松判斷哪些設(shè)備運轉(zhuǎn)正常，同時結(jié)合數(shù)據(jù)分析，可以實現(xiàn)預(yù)防性的設(shè)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(shù)經(jīng)驗的工人越來越少。通過采用AR技術(shù)，即使是能力一般、經(jīng)驗不足的“菜鳥”，也可以準確地完成各種各樣的現(xiàn)場維護作業(yè)，這將有助于技術(shù)、經(jīng)驗的傳承。

　　同樣還有汽車行業(yè)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?，F(xiàn)在隨著汽車應(yīng)用到了越來越多復(fù)雜的傳感器、計算機和安全設(shè)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(fā)出了一款增強現(xiàn)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(huán)境下看到計算機生成的圖片

　　更便捷、準確地指導(dǎo)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程

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

　　據(jù)報道，波音公司生產(chǎn)線上的工人們已開始大規(guī)模使用具有增強現(xiàn)實技術(shù)的谷歌眼鏡來完成飛機線束的組裝。眾所周知，客機機身內(nèi)部的線束錯綜復(fù)雜，以往工人們需要拿著飛機內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(jié)部分的組裝方式來協(xié)助工作。數(shù)據(jù)統(tǒng)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%。

　　使用具有增強現(xiàn)實技術(shù)的谷歌眼鏡來完成飛機線束的組裝

　　讓產(chǎn)品營銷變得更犀利

　　在企業(yè)產(chǎn)品營銷方面，增強現(xiàn)實技術(shù)也逐步成為促進企業(yè)產(chǎn)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(xiàn)實的世界里，曾經(jīng)的品牌和產(chǎn)品宣傳將慢慢減少，互動和服務(wù)將逐漸增多。例如產(chǎn)品的試用，Topshop、De Beers和Converse等品牌都在使用增強現(xiàn)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(xiàn)實應(yīng)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(xiàn)實也是新車介紹和虛擬試駕的好選擇。應(yīng)用在產(chǎn)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(xiàn)實讓消費者試穿和試用鞋子

　　產(chǎn)品設(shè)計階段仿真、分析、評審產(chǎn)品模型

　　再精確的圖紙，也會限制設(shè)計師設(shè)計理念的準確表達，影響和客戶的溝通。而增強現(xiàn)實技術(shù)，恰恰彌補了這個缺陷。設(shè)計師在設(shè)計階段可以通過增強現(xiàn)實技術(shù)將設(shè)計師的創(chuàng)意快速、逼真的融合于現(xiàn)實場景中，使設(shè)計師能對最終產(chǎn)品有直觀和切身的感受，利用最終設(shè)計方案的完善。

　　同時，通過增強現(xiàn)實技術(shù)，可以使設(shè)計出的虛擬模型與現(xiàn)實中的真實場景相互融合，從而在設(shè)計定型前可以更好進行裝配仿真、分析、評審產(chǎn)品模型等工作。

　　運用AR技術(shù)拓寬物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之路

　　最后要提到的就是AR技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發(fā)展階段。將增強現(xiàn)實AR技術(shù)融入到物聯(lián)網(wǎng)中，可以使信息的呈現(xiàn)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(chǎn)品的運行狀態(tài)，性能和各項重要參數(shù)，同時這些數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)也能夠直觀的反映到產(chǎn)品設(shè)計師的手中，從而使他們可以不斷的去優(yōu)化完善產(chǎn)品，為客戶帶來更好的體驗，省去了很多不必要的環(huán)節(jié)。

　　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(lián)產(chǎn)品”的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)是指智能產(chǎn)品的每一個動作，都會重新返回設(shè)計師的桌面，從而實現(xiàn)實時的反饋和革命性的優(yōu)化策略。PTC公司結(jié)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(lián)網(wǎng)平臺相融合，從某種程度上實現(xiàn)了數(shù)字世界和物理世界的融合，但僅僅是這樣這還不夠，數(shù)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(xiàn)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(shù)正好彌補了這一點，可以幫助設(shè)計師更直觀地了解產(chǎn)品在現(xiàn)實世界的運作和使用情況。

　　增強現(xiàn)實幫助設(shè)計師更直觀地了解產(chǎn)品在現(xiàn)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(xiàn)實（AR）移動視覺平臺，為移動設(shè)備開發(fā)應(yīng)用，比如平板電腦或手機，Vuforia能夠混合現(xiàn)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(jié)合PTC全生命周期管理解決方案和物聯(lián)網(wǎng)解決方案，使制造行業(yè)企業(yè)深化應(yīng)用AR技術(shù)擁有了更多想象的空間。通過Vuforia開發(fā)平臺，可以讓真實產(chǎn)品與數(shù)字化產(chǎn)品之間的鏈接變得更加便利、直觀，同時結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能產(chǎn)品各項終端用戶使用參數(shù)也能夠直觀的反映出來，從而促使智能產(chǎn)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(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型之路。隨著AR技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)的全生命周期中被應(yīng)用，將在產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品監(jiān)控以及指導(dǎo)運營商與技術(shù)人員如何正確使用并維護產(chǎn)品方面，打造全新的工作方式。

　　2016技術(shù)成熟度曲線

　　從Gartner發(fā)布的2016年技術(shù)成熟度曲線來看，增強現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)處于了幻滅期，形成了一個正在逐步走向落地的過程?？梢灶A(yù)計，在未來10年內(nèi)，增強現(xiàn)實技術(shù)會離我們越來越近，并逐步從制造業(yè)應(yīng)用走進我們的生活。

　　后記

　　當然對制造業(yè)企業(yè)而言，增強現(xiàn)實技術(shù)肯定不會僅限于文中所列的這五大應(yīng)用模式，相信隨著AR技術(shù)的進步和企業(yè)業(yè)務(wù)需求的不斷擴展，未來必將會有越來越多的應(yīng)用途徑和展示方式，這是毋容置疑的。增強現(xiàn)實技術(shù)留給我們無數(shù)的想象空間和應(yīng)用方式、應(yīng)用場景。其發(fā)揮出來的作用也許在現(xiàn)在還表現(xiàn)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(yōu)化企業(yè)的制造過程，而是顛覆商業(yè)模式、打造智能產(chǎn)品、創(chuàng)造新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)等一系列翻天覆地的變化。