近年來,在大多數(shù)工業(yè)4.0和智能制造的規(guī)劃文件中,AR(增強現(xiàn)實)都是最熱門的技術(shù)之一,被屢次提起,幾乎沒有工業(yè)企業(yè)表示完全沒興趣對AR進行評估,并了解它將為自己的企業(yè)帶來哪些助益。但是在目前的大多數(shù)情況下,正在探討的AR應(yīng)用場景都以某種方式和維修產(chǎn)生聯(lián)系。這不是因為容易實施,而是AR能夠完全解決常見的維修問題,并且很容易想到該如何操作。
德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認為,“工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命,或革命性的生產(chǎn)方法。主要有兩大主題,一是“智能工廠”,二是“智能生產(chǎn)”,主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D、AR等新技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。
基于與工業(yè)企業(yè)的合作基礎(chǔ),我們著重關(guān)注了生產(chǎn)線上的AR,了解對于在產(chǎn)線上進行實時作業(yè)的技術(shù)人員來說,AR能對他的日常作業(yè)產(chǎn)生什么幫助。主要參考和維修無關(guān)的幾個指標:關(guān)鍵性能指標(KPI)可視化,標準操作指令、人機交互方式,和可追溯性等。經(jīng)過測試,我們發(fā)現(xiàn)了一些有趣的規(guī)律:
“工業(yè)4.0”中的AR
1、AR的關(guān)鍵特性作用“信息可視化”
在“工業(yè)4.0”中,產(chǎn)品在完整的供應(yīng)鏈和生產(chǎn)周期中始終保有自身信息,除產(chǎn)品特性之外,還集成了信息存儲、傳感、無線通訊、自我檢測等功能。
圖片信息來自Industry 4.0
而AR的特色價值在于信息呈現(xiàn)給用戶的方式,它疊加在“現(xiàn)實”之上,信息、按鈕、圖形被“標定”到與之相關(guān)的真實物體對象上,讓產(chǎn)品這一載體做到信息可視化呈現(xiàn)。在應(yīng)用中,借助AR,可以使用閥門圖標和立體標簽來說明閥門的狀態(tài),便于生產(chǎn)線上的操作人員直觀地獲知信息。但如果只是把關(guān)于閥門的平面信息表疊加在有價值的實時圖像上,通過更復(fù)雜的方式,與工具和對應(yīng)物體建立關(guān)聯(lián),這對于產(chǎn)線作業(yè)人員來說,不僅減弱了信息價值還增加了操作難度。
2. 操作指令標準化
在汽車發(fā)動機等器械設(shè)備的產(chǎn)線上,AR可以通過3D識別技術(shù)識別需要擰下的螺絲,并在真實物理組件上疊加3D模型指令,指導(dǎo)需要操作的按鈕應(yīng)該向左還是向右旋轉(zhuǎn);在組裝過程中用動態(tài)視頻做說明(低能見度條件下全景視頻增強顯示等AR技術(shù)手段已經(jīng)做了可操作性支持),對缺乏經(jīng)驗的操作人員來說,可以節(jié)省大量的時間并降低錯誤發(fā)生率。在類似的場景中,AR都能發(fā)揮標準化、創(chuàng)新型的作用。
在波音公司的飛機生產(chǎn)線上,作業(yè)人員使用AR眼鏡完成客機機身內(nèi)部錯綜復(fù)雜線束的組裝,而不是依照手中的飛機內(nèi)部結(jié)構(gòu)指令手冊或參照PDF圖一步步完成線束的組裝和連接,數(shù)據(jù)統(tǒng)計,這一舉措使波音工人組裝線束的錯誤率降低50%,時間縮短了25%。
波音工人按照AR眼鏡的提示進行布線
3. AR與工業(yè)4.0的交互
工業(yè)4.0下,生產(chǎn)線上的作業(yè)人員與器械設(shè)備之間的交互是多模式融合的,傳統(tǒng)的手、腳之外,聲音、眼球、面部表情等都能成為信息傳輸途徑,與器械互動。不得不說,這更貼近人本能的自然交互,身體所有的動態(tài)和變化都將產(chǎn)生有效信息,多模式融合的交互無疑也將提高作業(yè)效率。
工業(yè)4.0下的多模態(tài)交互
AR的智能終端天生的“解放雙手”,幫助作業(yè)人員在正常的操作場景中用不同的方式完成指導(dǎo)、檢測、信息存儲、遠程協(xié)作,與IOT互聯(lián)等操作,這其中手的動作只是諸多交互方式之一??梢?,AR是改變用戶與機器和生產(chǎn)線交互的方式的好機會。
AR智能眼鏡的交互方式
4、柔性化生產(chǎn)
在制造業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中,個性化需求日益增強、產(chǎn)品更新?lián)Q代快、生命周期縮短的問題顯而易見。傳統(tǒng)剛性生產(chǎn)線的升級與改造一方面耗時耗力,另一方面生產(chǎn)線的更新速度遠落后于產(chǎn)品更新的速度,不能復(fù)用高昂設(shè)備成為制造產(chǎn)業(yè)最大的成本之一,從而使柔性化生產(chǎn)成為企業(yè)的首要考慮。
SAP與中科院沈陽自動化研究所(簡稱沈自所)聯(lián)合開發(fā)的首條工業(yè)4.0示范生產(chǎn)線,以個性化定制汽車模型為例,用戶可以直接在網(wǎng)絡(luò)渠道DIY(如選顏色和車型)并下單,訂單信息傳送到ERP、MES生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)、PLC生產(chǎn)控制系統(tǒng)以及HANA大數(shù)據(jù)處理平臺等整個信息鏈條。需要特別注意的是,從產(chǎn)品下訂單、生產(chǎn)規(guī)劃再到物料準備、生產(chǎn)線調(diào)整,整個制造全過程在虛擬的信息空間中重構(gòu),消費者、工廠的管理人員和工程師都能作為監(jiān)控方。在這個過程中,不難發(fā)現(xiàn)AR的價值空間。在AR幾乎的幫助下,消費者可以隨時隨地挑選車輛,并在線上觀看整個“AR生產(chǎn)線”,對管理人員和工程師來說,還能做到實時巡檢和調(diào)控。
5、嚴謹評估、協(xié)同配合
AR在工業(yè)制造領(lǐng)域有巨大的潛力,不僅僅是維修。但它不并不是全方位的解決方案,要知道,AR本身的優(yōu)勢不在于創(chuàng)建信息,而是以不同的方式呈現(xiàn)、整合、優(yōu)化信息和數(shù)據(jù)。在“工業(yè)4.0”時代,AR是一個新伙伴,但還需要和其它“伙伴”如機器人、人工智能、3D打印、云計算、大數(shù)據(jù)等等一起實現(xiàn)“智能生產(chǎn)”。工業(yè)企業(yè)在選擇AR時候,需要和AR解決方案提供商深度合作,共同進行嚴謹?shù)姆桨冈u估,而在當下,這并不容易。
縱然AR的工業(yè)化應(yīng)用,還有不少問題,但我們應(yīng)該相信“AR+工業(yè)”是一個有巨大價值的方向,并且正在高速發(fā)展,要知道在一年前,不少AR演示還都是在PPT中,而現(xiàn)在已經(jīng)有了不少基于智能手機、平板、AR眼鏡的工業(yè)AR應(yīng)用。這個過程并不需要多少時間,“工業(yè)4.0”正在緊緊擁抱AR。
備注:
本文內(nèi)容來源于國內(nèi)AR公司亮風臺,亮風臺是一家專注于AR(增強現(xiàn)實)核心技術(shù)和行業(yè)服務(wù)的人工智能公司,正在和合作伙伴深入探討AR和“工業(yè)4.0”、智能制造的融合。
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