聚焦前沿科技創新與傳統產業升級

說到增強現實，很多人可能首先會想到曾在一夜之間席卷全球，風靡世界的精靈寶可夢AR游戲。

其實，無論虛擬現實，還是增強現實、混合現實，這些技術也已經在工業制造領域得到應用。

據高盛在2016年初發布的報告預測，2025年全球虛擬現實與增強現實市場規模將達到800億美元。其中，工程、醫療、地產等重資產行業將是其中的重要應用場景。

隨著增強現實技術硬件和軟件的進步，以及數據處理能力的大幅提升，越來越多的制造公司已經開始使用該技術，以提升生產與管理效率。

作為下一個重要的計算平臺，從設計到生產，到質量控制，再到后期維護和員工培訓，增強現實技術正在有力推動現代制造業的變革，并為工業4.0的實現增添動力。

1.工業設計

傳統工業設計階段主要包括五個主要步驟：了解客戶需求——將需求轉換為技術輸入——提供多種解決方案——選擇客戶可接受的可行性解決方案——將確定方案轉移到制造團隊。

可以說，這種傳統設計過程非常復雜，需要花費大量的精力和時間來為客戶公司確定最佳可行的產品。

而將增強現實集成到設計開發階段，可以簡化傳統的繁瑣過程，增強與客戶的互動，使產品設計更加符合客戶需求。

電梯制造商蒂森克虜伯為銷售人員配備了微軟增強現實眼鏡HoloLens，當銷售人員到達建筑現場時，可以使用HoloLens測量樓梯等實際環境的3D數據，通過云端將數據與公司相關部門共享，實現實時反饋。

HoloLens還允許銷售人員在現有的真實樓梯上疊加樓梯升降機的虛擬3D模型，讓客戶提供可以輕松地體驗安裝后的場景和功能。

同時，蒂森克虜伯還使用HoloLens為現場技術人員提供遠程支持，可以將通常需要2小時的問題縮短到20分鐘，大幅降低維修的時間成本。

汽車制造商沃爾沃嘗試讓工程師使用HoloLens來加速新車型、零部件和汽車內飾的研發。

通過AR眼鏡，工程師可以看到汽車內部的結構信息以及某個部件的3D圖形，并對其進行操作調整;還可以與設計師和銷售團隊快速溝通，充分了解消費者的需求偏好，并提高新車研發速度。

2.裝配制造

眾所周知，在工業生產過程中，很多環節還需要工人手動操作，特別是在裝配過程中，裝配的周期時間取決于操作工人的技能熟練度，特別是飛機、汽車等復雜的大型機械設備。

例如，飛機擁有大量且復雜的電子線路，在面臨數千根電線組成的線束組件中，裝配工程師必須遵循功能手冊進行工作，這是一項耗時耗力且非常影響工期的過程。

飛機制造商波音公司利用谷歌的AR眼鏡來簡化裝配流程，通過APX Labs公司研發的應用程序，工程師可以通過AR眼鏡掃描裝配現場的某個部件的二維碼，該部件的線束的裝配指導就會自動在眼鏡上顯示出來，工人只需要按照指導步驟即可完成裝配工作。

據統計，使用AR技術，可以使工程師的裝配時間縮短25%，出錯率降低50%。

美國最大的軍用飛機制造商洛克希德-馬丁公司也在嘗試將AR技術應用到飛機制造過程中。

公司借助愛普生Moverio的AR眼鏡，得以讓生產人員更方便地了解零部件的編號和操作流程，從而實現準確快速的裝配生產。

在安裝起落架的部件時，工程師通過AR眼鏡顯示的安裝手冊和操作步驟，可以詳細了解每根線纜、螺栓以及需要安裝的位置和編號等信息，從而完成安裝。

據統計，通過使用AR眼鏡，工程師的裝配速度能夠提高30%，準確率達到96%。此外，通過AR技術，還可以將安裝指導手冊和質量要求顯示在AR眼鏡上，從而大量縮短工人的培訓時間。

3.質量檢驗

質量檢驗是確保出廠產品符合所有要求的重要環節。傳統生產需要大量檢查點的清單才能完成，而質檢人員需要對最終產品的交付負責。

因此，客戶收到的產品的質量，不僅取決于生產過程中的產品質量把控，還取決于質檢過程的準確性。

AR技術通過為質量控制提供交互式的平臺，可以查看實時顯示的產品尺寸精度、公差和表面光潔度等詳細信息，方便質檢人員輕松執行復雜任務。

世界汽車零部件供應商麥格納使用微軟HoloLens幫助檢查汽車及零部件是否存在潛在缺陷。

當佩戴HoloLens的質量檢驗員查看汽車時，AR眼鏡就會顯示出要檢查的零件信息，還會指導質檢員逐步進行檢查工作。

保時捷公司正在使用AR技術進行汽車質量檢測。在德國萊比錫的保時捷裝配廠，技術人員使用增強現實技術作為質量保證流程的工具。

AR系統可以對供應商的零部件進行掃描，并將數據上傳到云端數據庫。在生產車間中，質檢人員使用AR設備對汽車的問題部分進行拍照，然后自動加載該部件的確切尺寸進行比較。

保時捷還計劃使用超高精度的攝像頭和云端數據庫相連接，以實現對零部件和組裝部件的實時分析，幫助質檢人員節省大量的時間。

此外，美國保時捷經銷商的技術人員已經在使用AR眼鏡診斷和維修車輛，通過遠程實時視頻交流將維修服務時間縮短了40%。

空客公司正在使用混合現實應用MiRA將數字模型集成到生產環境中，使裝配工人能夠查看正在生產的飛機的完整3D模型。

據稱，混合現實技術已用于A380和A350 XWB生產線，以檢查二級結構支架的完整性，這些支架可將液壓系統和其他設備固定到位。

據統計，檢查A380機身中的6萬-8萬個支架，傳統檢測方法需要3周的時間，而使用混合現實技術只需要3天即可完成。

4.維修與售后

每個行業都需要定期維修各種設備，以確保日常生產的正常運行，但制造業的相關設備維護要遠比家用消費電子更為復雜，對維修人員的要求也會非常高。

因為他們必須全面熟悉設備的結構和功能，并且要參考大量的技術圖表以及厚達數百頁的服務手冊。

重型設備制造商卡特彼勒正在利用增強現實技術輔助維護和維修工作。

通過公司開發的AR App，維修人員可以在智能手機、平板電腦甚至AR眼鏡上查看設備問題，通過交互式可視化操作，完成維修工作。

三菱公司使用AR系統進行各種維護工作，包括檢查水處理廠和建筑電氣系統。

維修人員只需用移動設備的攝像頭掃描需要維修的設備，設備會自動識別設備型號，并將維修流程展示出來。

5.員工培訓

培訓是企業獲取高素質員工的重要方式。公司通常會投入大量的時間和金錢進行各種培訓活動，以提升員工的技能素質和穩定性。

相較于傳統的紙質培訓或監督式的培訓方法，AR技術可以使培訓方式變得具有互動性；突破位置限制，實現遠程培訓；還可以確保培訓期間員工的人身安全。

汽車技術供應商博世公司開發了一款增強現實應用程序，將員工訓練計劃、手冊等內容進行數字化處理，為員工提供文本、圖像、動畫、音頻、視頻等內容。AR交互式界面允許員工使用簡單的手勢對內容進行縮放、旋轉等操作。

汽車制造商捷豹路虎與博世和RE'FLECT合作，為員工設計了一款AR綜合訓練應用程序。該程序的目標是培訓新技術人員，而無需拆卸和重新安裝車輛儀表板。

用新設計的應用程序，技術人員只需將iPad指向儀表板，即可查看隱藏在設備后面的所有內容。通過傳感器，技術人員還可以輕松確定各種接線的確切位置，并與每個組件進行交互。

該程序生成連接和接線圖，允許教練在實際車輛上進行培訓練習，而無需花時間拆卸和重新組裝。

通過AR技術，捷豹路虎實現了新員工的快速培訓，并將培訓成本降至最低。

總體來看，增強現實在制造業的應用目前還處在初級階段。隨著相關技術的成熟、成本的進一步降低，以及與3D打印、數字孿生、工業物聯網、預測分析、機器學習、機器視覺等技術的融合應用，增強現實將對制造業帶來更多改變。