VR/AR助力打通制造业“任督二脉”

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。