AR VR

VR/AR助力打通制造业“任督二脉”

作者:林美炳来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2017-08-23 我要评论

    在20世纪90年代初,美国波音公司就已经将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。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,指导工人轻松地完成高密度布线工作。

    近年来,随着VR/AR概念的火热,不仅科技巨头涌入,大批创业公司也推出各自的产品,VR/AR技术被越来越多的工业企业采用。波音公司就使用Google Glass来协助工人组装电线网络,大大提高了效率,足足节省了25%的安装时间。

    目前,VR/AR产品主要还处在军事、工业、商业用品阶段。随着工业4.0概念的兴起以及《中国制造2025》的推出,“VR/AR+工业”的概念不断升温,越来越多的企业开始尝试“VR/AR+工业”解决方案。

    制造企业应用VR/AR空间巨大

    2016年,微软与美国宇航局(NASA)合作代号为“Sidekick”的项目,宇航员斯科特·凯利(Scott Kelly)在国际空间站使用HoloLens增强现实设备进行空间站的使用和维修。微软与世界名牌电梯厂商蒂森克虏伯公司合作,为其旗下2.4万名技术工人配备HoloLens眼镜,以便能够在安装、检修电梯设备的时候获得更及时、更便捷的技术支持,HoloLens眼镜大大提升了工人的工作效率。通用电气使用微软HoloLens研究涡轮制造,通用电气称该技术为“digital twins”(数字双胞胎),装备的数据也是数字机器的副本,比如潜在部件故障、财物预测、最好的修复方法以及可以用到的真正业务数据等。

    英特尔与 DAQRI 合作推出增强现实智能头盔 Smart Helmet,该头盔搭载了英特尔酷睿 M7处理器和英特尔RealSense 3D实感技术。DAQRI正与美国海军合作,让旗下的智能头盔应用于战舰上。而且财富前100名的公司都有试用这项技术,包括航空业、建造业、油气行业等。

    可穿戴设备公司Osterhout Design Group(以下简称ODG)也推出了一款适用于危险工作场所的AR眼镜——R-7HL(HL代表危险位置),这款眼镜是专为那些在极端环境下工作的工人设计的。该公司表示,其现有的客户群大约有50%和R-7HL针对的行业是重合的。

    PTC公司通过收购Vuforia,并结合PTC全生命周期管理解决方案和物联网解决方案,使制造行业企业深化应用AR技术拥有了更多想象的空间。

    工业AR软件开发商Upskill致力于运用AR技术帮助客户提高工作效率和产品质量,主要产品为AR平台Skylight及配套智能眼镜。该公司与波音公司合作,帮助波音公司缩短了25%的生产时间并且提高了产品的质量,波音正在其美国的多个制造工厂中推广使用。通用旗下医疗设备工厂与再生能源工厂使用Upskill产品后工作效率分别提高了46%与34%。

    工业设计软件和PLM软件商达索系统的工业软件支撑全球的航空制造、航天制造、汽车制造、水坝设计等高端制造业。该公司去年在上海展示了VR/AR的工业应用,计划今年开始商用。

    而国内工业企业主要是这两三年开始试点、试用VR/AR行业应用解决方案。江铃汽车采用0glass的AR解决方案,生产效率提升了70%以上。目前0glass已经与航空维修公司、国家电网、西门子、华为、中广核等公司合作开发AR行业应用解决方案。

    工业视觉实验室(Industrial Vision Laboratory简称IVLab)基于VR技术开发了多套工业VR平台级应用系统,并连续两年中标了北京市燃气集团VR培训项目。机械工业六院提出VR应急训练和技能实训解决方案,为烟草行业BIM项目提供增值服务。厦门汇利伟业利用VR技术将设计图纸转化为VR工厂。只要戴上VR头显,任何人都可以从各个角度鸟瞰整个工厂,也可以步入各个楼层查看设备和管网布置细节。远东石化已经采用该解决方案。

    曼恒数字开发了三维数字化矿产勘查虚拟仿真系统、稠油热采虚拟仿真实验系统、井控和井下事故与处理虚拟仿真实验系统、木材生产虚拟仿真实验教学平台等 ,主要用于教学。2017年5月,曼恒数字为商飞试飞中心提供的机载测试系统地面验证平台,对实际飞机中飞行的参数进行监控分析,确保飞机在预飞和实际飞行中相关参数的准确和正常,为C919成功首飞提供了坚实的数据保障。

    通科仿真侧重实验实训、实习等实践环节数字化产品的开发,产品涉及电工电子、水利电力、机电一体化、土木建筑、资源环境、机械制造等70多个专业,其中通科建筑施工技术方针实训软件、通科建筑工程施工工艺仿真实训软件、通科焊工工艺仿真实训软件等分别填补了相关仿真实训软件的空白。

    上海塔普制造有限公司推出“开源工业机械臂开发套件”,该开发套件是以物联网、嵌入式等新兴行业技术发展为背景,培养物联网工程、电子通信工程、传感网技术等相关专业学生工程素养、项目设计及创新实践能力的实训平台。

    0glass公司创始人苏波认为,从纯技术上看,国内VR/AR+工业比国外落后一年,差距并不大;从应用上讲,国内VR/AR+工业反而比国外快一年,因为国内外应用环境不一样,国外企业考虑因素更单纯,为了提高生产、管理效率,而国内企业决策因素很多,更愿意去尝试新技术。

    而且我国是制造大国,工业企业都在转型升级,这些都是VR/AR企业的机会。苏波认为,到2020年,国内VR/AR+工业在技术上会超过国外企业,因为国内应用更为领先,技术落地快,两三年内可能就能收回成本,进入良性循环状态;而国外技术虽然领先一年,但是并不具备落地价值,比如,国外光波导镜片很薄,有优势,但是一块镜片需要1500美元,不具备落地价值,很少人买单,像DAQRI创业已经七年,ODG创业也已经10年了,至今还不能自负盈亏。

    但是机械工业六院科技研发部部长乔辉表示,目前国外企业采用AR/AR技术比较普遍,国内企业还处于尝鲜阶段,更多的是不了解或持观望态度,市场有待教育。

    AR帮助“走完大数据的最后一米”

    通过对国内外“VR/AR+工业”企业梳理可以看出,采用VR/AR技术的工业企业成员众多,种类繁杂。苏波将所有“VR/AR+工业”企业都总结为“三纵三横”企业,“三横”企业包括能源、制造和军工企业,能源企业包括电力、石油、煤炭企业,制造企业既包括卫星装配企业、江铃汽车等高端制造企业,也包括富士康等传统制造企业;“三纵”企业是指巡检和维修、生产和装备、实操培训企业。

    “三纵三横”企业主要存在生产、管理和培训三大痛点,而VR/AR+工业解决方案则是它们除痛的一剂良药。从生产上看,虽然互联网和信息技术已经发展很多年,我们的生活和工作状态发生翻天覆地的变化,但是一线的产业工人并没有享受到信息技术发展带来的福利,他们的工作模式一成不变。

    现在的信息技术不能解放他们的双手,手机虽然很小、很轻便,但是恰恰需要手,而AR眼镜不仅能解放他们的双手,还给予他们第一视角,同时提供数据可视化、更佳直观,有利于降低门槛,提升效率。

    从企业管理来说,传统工业企业管理无法事无巨细到每一位一线员工,但是有了AR眼镜之后,AR眼镜可以通过摄像头实时收集一线员工的数据,一旦出错,AR眼镜就会提醒他,如果不改正,AR眼镜就会在手机上提醒管理者,便于管理者提前排除隐患或者避免事故发生。

    而且PTC公司Vuforia工作室执行副总裁Michael Campbell说,AR技术打通了数字和物理世界的“任督二脉”。AR眼镜不仅可以收集机器、设备运行的数据,还可以收集人的行为数据,并将数据输出给特定的人,“走完大数据的最后一米”。例如,传统维修过程,人和维修对象是没有数据交流的,所以也没有直接的连接和反馈,而AR眼镜将改变这一切。有了这些数据之后不仅有利于提升员工工作效率,还便于管理。

    从实操培训上讲,在工业企业,一般培训场景和工作场景是分开的,而根据微软712模型,培训对技能提升的贡献只占10%,20%技能需要靠自学完成,剩下70%的技能是在工作场景中获取的。培训场景和实操场景的分离,而且再加上人的生理遗忘曲线,培训效率很低。而AR眼镜就可以将两个场景融合起来,就像你不会的知识可以直接百度。同样,VR+教育同样拥有非常大的市场空间。大连通科应用技术有限公司(简称通科仿真)总经理于双和指出,实操实训中存在“三高(高危险、高成本、高污染)、四难(难看到、难动作、难进去、难再现)”等问题,而实物介入在内的仿真实训教学软件正好可以解决这些痛点。

    苏波指出,AR有可能像计算机一样,最初只有计算功能,很简单,但是随着技术不断演进,AR有可能成为一个平台,就像手机一样渗透到生活的方方面面。

    工业企业为何没扩大AR使用范围?

    乔辉指出,AR/VR+工业需要分开谈,AR+工业有市场需求,但是目前的技术还没有办法满足工业企业需求,例如,设备检修、巡检需要三维对象识别,但是目前AR技术最稳定的是二维图像识别,三维对象识别还无法商用。VR+工业没有技术难度,但是VR技术特点决定了它的应用场景有限。VR主要适用于设计、培训、展示类业务场景,一般煤矿、电力、石化等高危行业有硬需求,但是国内企业利润较低,对新技术的投入比较谨慎,所以VR+工业目前面临的主要是业务需求和商业模式问题,市场也需要进行教育。

    实际上,工业场景当中采用AR技术的较多,而且AR+工业已经发展多年,为什么一直走不出试点、试用的怪圈呢?也就是说,为什么工业企业没有扩大范围使用AR技术呢?

    苏波认为,AR眼镜重量不轻、续航不久、运算不快,造成AR+工业不能真正落地。工业企业在试点试用的时候可以不惜成本,例如西门子采用0glass的解决方案时肯花10万元,但是当他们打算大规模采用的时候发现现在的AR眼镜都太重,不适合长时间佩戴,不具有落地价值。

    而且现在AR眼镜的运算太慢,同样无法满足工业场景的需求。AR眼镜主要以3D视频、模型和图片为主,而且工业企业数据量很大,比如一辆汽车有几万个零部件,需要几十万个拆解步骤,运算量很大,如果AR眼镜运算跟不上,再轻也无法满足工业应用的需求。而微软HoloLens的运算能力跟上了,但是体积、重量、视场角又存在缺憾,很难实现平衡。

    此外,续航和价格也是企业大规模采用AR眼镜的时候需要考虑的。按照8个小时工作时长来讲,AR眼镜续航时间一般至少需要8个小时,但是现在的智能眼镜大多只有两三个小时。如果从笔记本普及价格来看,一般是在5000元到8000元左右,但是现在AR眼镜动辄就是上万元的价格,如果企业要大量使用,价格可能是个拦路虎。

    要破除试点试用的怪圈,AR眼镜企业首先要在重量、运算、续航和价格上下工夫。谁能够最先做出四个方面平衡的产品谁就有可能成为AR领域的一批黑马。但要做出一款黑天鹅式的产品并不容易。在功能手机时代,不少企业尝试做智能手机,但是都没能成功,直到苹果iPhone4的出现才带动了智能手机行业的繁荣,革了功能机的命,让我们的生活发生了翻天覆地的变化。现在的AR应用还处于初级阶段,需要更多的市场验证,企业级市场爆发至少要到2020年以后。


来源:电子信息产业网            责任编辑:林美炳

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