數(shù)字世界在物理世界的重新凝實(shí)，將成為第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也將在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮非常關(guān)鍵的作用。

如果我們列個(gè)表，把2016年最火的黑科技名詞全放上來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)一定能排在前三位。浙江省今年的高考作文題目甚至就是《虛擬與現(xiàn)實(shí)》，VR這個(gè)極客詞匯似乎已經(jīng)進(jìn)入尋常百姓家。

然而，雖然中國(guó)VR市場(chǎng)熱度持續(xù)高漲，但在技術(shù)和產(chǎn)品內(nèi)容上都還存在很大的缺陷。機(jī)構(gòu)投資人也是觀望的居多，真正出手的很少。VR的市場(chǎng)教育和渠道體系還比較初級(jí)，聽(tīng)說(shuō)過(guò)VR的人很多，見(jiàn)過(guò)的很少，體驗(yàn)過(guò)的人就更少了。

那么虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)到底如何?它對(duì)于數(shù)字化工廠未來(lái)工業(yè)的發(fā)展又會(huì)有哪些影響呢?值得我們對(duì)此一探究竟。

VR在數(shù)字化工廠中的應(yīng)用    

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)雖然在消費(fèi)品市場(chǎng)比較火熱，但在我看來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)在數(shù)字化工廠的應(yīng)用前景會(huì)更加廣闊，因?yàn)樗鼘⒔鉀Q目前制造業(yè)工廠中的三個(gè)痛點(diǎn)：

成本問(wèn)題  

制造業(yè)的成本高是多方面的，而且不同的行業(yè)問(wèn)題也不一樣，但是有一點(diǎn)在中國(guó)當(dāng)前是比較普遍的，就是用工成本的上升。一方面工人的工資水平在提高，另外一方面，由于新生代的權(quán)利意識(shí)覺(jué)醒，跳槽變得越來(lái)越頻繁，很多工廠每年要有很高比例的老工人離職，新工人上崗。而以往新工人上崗之前，需要進(jìn)行幾個(gè)月的實(shí)習(xí)和技術(shù)培訓(xùn)，才能成為一個(gè)熟練工，即使是一個(gè)熟練工，其成本在近幾年是呈幾何級(jí)上升的，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將成為這個(gè)問(wèn)題的重要解決方案。

使用VR和AR技術(shù)，可以在眼睛屏幕上直接顯示操作指令與說(shuō)明圖片，可讓員工隨時(shí)查詢和執(zhí)行作業(yè)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與數(shù)字化工廠結(jié)合之后，一個(gè)新人也能隨時(shí)調(diào)用每臺(tái)設(shè)備的參數(shù)和互動(dòng)式的操作手冊(cè)，這會(huì)大大減少工廠內(nèi)專家型工人的雇傭，降低勞動(dòng)成本。

在數(shù)字化工廠應(yīng)用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之后，企業(yè)培訓(xùn)的目標(biāo)不再是讓工人掌握某種技能，而是如何使用這些高效的數(shù)字化工具，如何有效地進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)。這個(gè)門(mén)檻遠(yuǎn)比設(shè)備操作要低得多，而且隨著VR技術(shù)的發(fā)展，交互性會(huì)越來(lái)越友好，學(xué)習(xí)成本也會(huì)越來(lái)越低。

效率問(wèn)題    

效率問(wèn)題可以舉個(gè)例子說(shuō)明。我們打出租車的時(shí)候，在沒(méi)有建立起北京市的虛擬城市地圖之前，我們需要有經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)，因?yàn)槲覀冃枰獑?wèn)路，需要預(yù)測(cè)什么時(shí)間到，遇到堵車需要借助運(yùn)氣和司機(jī)的經(jīng)驗(yàn)。而當(dāng)建立了一個(gè)虛擬的城市模型以后，在虛擬地圖上可以設(shè)置起點(diǎn)和終點(diǎn)，可以對(duì)路線進(jìn)行優(yōu)化以選擇最優(yōu)路徑，虛擬的導(dǎo)航地圖可以和真實(shí)的行車數(shù)據(jù)進(jìn)行互動(dòng)，可以實(shí)時(shí)糾偏，而且多次往返以后地圖數(shù)據(jù)會(huì)反饋回一個(gè)優(yōu)化的線路。虛擬模型和真實(shí)模型形成雙向數(shù)據(jù)流，不斷地迭代、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的生產(chǎn)模型。這就是我們所說(shuō)的集成虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界，把虛實(shí)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高。

AR技術(shù)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況通過(guò)算法得出運(yùn)行最快、步驟最少的解決方案。以菜鳥(niǎo)物流為例，揀貨員從快遞箱中取出需要配貨的訂單，運(yùn)用AR眼鏡掃描訂單上的二維碼，就從眼鏡鏡片屏幕中看到了該訂單包含的詳細(xì)商品信息。然后揀貨員精確地從面前貨架上取貨、確認(rèn)、放入快遞箱。貨品的擺放也經(jīng)過(guò)了智能算法的優(yōu)化，以保證揀貨員在最短的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)訂單的貨品分揀。在這里，一個(gè)訂單貨品的分揀僅需要三分鐘左右，大大節(jié)省了時(shí)間，而且AR眼鏡還能瞬間采集所看到的信息，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以往速度。

時(shí)效性問(wèn)題  

企業(yè)難免會(huì)出現(xiàn)各種故障，而對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)一分鐘的停滯就可能造成成千上萬(wàn)元的損失。對(duì)于擁有外勤人員的企業(yè)，更是存在信息交換不到位、出現(xiàn)故障無(wú)法及時(shí)解決等問(wèn)題。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠縮短問(wèn)題診斷與修復(fù)的時(shí)間，且不再需要另外派遣專家前往遠(yuǎn)端據(jù)點(diǎn)。事故現(xiàn)場(chǎng)任意員工皆可通過(guò)AR眼鏡與遠(yuǎn)端專家通過(guò)視頻協(xié)作完成任務(wù)，擁有極高的時(shí)效性并省下專家飛往現(xiàn)場(chǎng)提供協(xié)助的開(kāi)銷。

遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)的員工可由通信與即時(shí)視頻分享讓有經(jīng)驗(yàn)的員工提供問(wèn)題診斷及修復(fù)的建議。問(wèn)題瞬間解決的同時(shí)還提高了準(zhǔn)確性。

VR在數(shù)字化工廠中的應(yīng)用舉例  

在傳統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)僅僅是給人類提供協(xié)助，人類仍然需要自己操控系統(tǒng)。而新時(shí)代的人機(jī)交互則需要顛覆性的方法，我們可以把它命名為“虛擬工程”，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)只是虛擬工程的工具。

虛擬工程提供了一個(gè)完整的系統(tǒng)視圖，讓開(kāi)發(fā)者、供應(yīng)商、制造商和用戶能夠以同樣的方式來(lái)虛擬使用那些尚不存在的物品，并根據(jù)其特性和功能做出全面的評(píng)估。計(jì)算機(jī)是計(jì)算技術(shù)時(shí)代的基礎(chǔ)設(shè)施，而虛擬現(xiàn)實(shí)就是虛擬工程時(shí)代的基礎(chǔ)設(shè)施，是下一代計(jì)算平臺(tái)。它最大的價(jià)值在于，從此人類不用再去學(xué)習(xí)如何更好地使用機(jī)器，而是機(jī)器反過(guò)來(lái)學(xué)習(xí)如何更好地服務(wù)于人。

我們可以從幾個(gè)例子獲得一些認(rèn)識(shí)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)——西門(mén)子

西門(mén)子在波音和卡特彼勒一直有一個(gè)叫“Cave”的項(xiàng)目，它是一個(gè)混合虛擬和現(xiàn)實(shí)物理環(huán)境的服務(wù)，從產(chǎn)品的初始開(kāi)發(fā)就基于虛擬環(huán)境來(lái)進(jìn)行，而后在產(chǎn)品生命周期中建立虛擬實(shí)物模型，在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行交互式的靈活性評(píng)估，最后再研究客戶對(duì)于不同型號(hào)產(chǎn)品的情感反饋以及在沉浸環(huán)境中創(chuàng)建學(xué)習(xí)的新形式。

在Cave制造的環(huán)境里，現(xiàn)實(shí)物體的圖像和物理設(shè)置會(huì)被投影到真實(shí)的墻壁上，使用者通過(guò)佩戴傳感器可以體驗(yàn)墻上圖像形成的虛擬環(huán)境。

Cave的基本配置有：三面投影墻;地面投影地板;墻壁跟蹤傳感器;利用三面墻壁形成立體音響。

三面墻壁和地面投影加強(qiáng)3D環(huán)境感和立體音效，Cave墻壁上有跟蹤傳感器捕捉使用者在房間內(nèi)的動(dòng)作，專用的眼鏡根據(jù)捕捉到的動(dòng)作形成圖像。戴上眼鏡，你就感覺(jué)進(jìn)入了“墻內(nèi)的世界”。

但是從這個(gè)配置你可以看出，Cave的造價(jià)是非常高的。如今用戶版虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的出現(xiàn)使這套設(shè)備的成本大幅縮減了，所以西門(mén)子有了新想法：不僅為波音這類大客戶服務(wù)，也可以利用已有技術(shù)進(jìn)軍大眾消費(fèi)市場(chǎng)。

西門(mén)子在德國(guó)調(diào)研的100多家生產(chǎn)商里，超過(guò)1/3的公司正在使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，或在未來(lái)3年內(nèi)計(jì)劃引進(jìn)該技術(shù)，同時(shí)，這些生產(chǎn)商也表達(dá)出對(duì)AR的濃厚興趣。

飛機(jī)制造行業(yè)——波音、空客  

早在上世界90年代初，美國(guó)波音公司的計(jì)算機(jī)服務(wù)研究和技術(shù)組就已經(jīng)將AR技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)制造中的電力線纜的連接和接線器的裝配中。在AR系統(tǒng)的幫助下，一個(gè)從未受過(guò)任何訓(xùn)練的工人都可勝任此項(xiàng)工作，從而縮短員工培訓(xùn)的周期。

2003年德國(guó)成功研制出用于工業(yè)設(shè)備裝配和維修的Starmate系統(tǒng)和Arvika系統(tǒng)，之后，歐洲航空防務(wù)與航天公司(EADS)利用Arvika系統(tǒng)，通過(guò)語(yǔ)音調(diào)用計(jì)算機(jī)生成的提示信息，指導(dǎo)工人輕松地完成lm×6m板上的高密度布線工作。

空客公司利用Arvikx系統(tǒng)進(jìn)行了“干凈水系統(tǒng)的轉(zhuǎn)配”和“配電盤(pán)連接”的工作，充分展現(xiàn)了AR技術(shù)在工業(yè)裝配、維修方面的巨大潛力。             

汽車制造行業(yè)

當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到汽車的工業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)當(dāng)中，設(shè)計(jì)者可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔顯示，在與真實(shí)汽車同樣比例的立體空間中，全方位了解每一處設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，最大程度上避免設(shè)計(jì)和生產(chǎn)失誤，減少人力成本和資源浪費(fèi)。

自2000年以來(lái)，福特就開(kāi)始在汽車設(shè)計(jì)過(guò)程中以多種方式利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。福特的Immersion Lab實(shí)驗(yàn)室中一些員工戴上虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，并模擬觀察一輛汽車，而他們的同事將可以通過(guò)大屏幕查看他們的體驗(yàn)，并且在多種不同條件下以虛擬方式去查看汽車，提升駕駛者的人體工程學(xué)體驗(yàn)等。

最近，奧迪推出了一項(xiàng)名為“虛擬裝配線校檢”的技術(shù)，利用3D投射和手勢(shì)控制，可以使流水線工人在三維虛擬空間內(nèi)完成對(duì)實(shí)際產(chǎn)品裝配工作的預(yù)估和校準(zhǔn)。整個(gè)測(cè)試過(guò)程是在名為“CAVE”的虛擬現(xiàn)實(shí)空間中完成的，而CAVE系統(tǒng)最關(guān)鍵的則是利用投影儀向地板、墻壁投射3D影像的裝置，使用者佩戴3D眼鏡進(jìn)入后，便可有身臨其境的感覺(jué)。

近年來(lái)，在汽車行業(yè)，AR智能設(shè)備更是呈現(xiàn)普及趨勢(shì)      

2015年感恩節(jié)的時(shí)候，大眾汽車就給員工配備了30幾副AR智能眼鏡，來(lái)輔助員工工作。該款A(yù)R智能眼鏡可直接為佩帶者提供相應(yīng)的信息并且顯示在可視區(qū)域，使得工人再也不用怕記不住、分不清各類繁瑣信息而手忙腳亂了;其聲控功能實(shí)現(xiàn)了真正意義上的解放雙手;并可進(jìn)行條形碼掃描，還提供了條形碼驗(yàn)證的紅、綠信號(hào)提示。

AR技術(shù)還以其獨(dú)特的魅力，給工業(yè)設(shè)備維修領(lǐng)域帶來(lái)無(wú)限驚喜。面向工業(yè)設(shè)備維修的AR智能眼鏡，可通過(guò)AR技術(shù)顯示解決設(shè)備故障的具體操作步驟，甚至細(xì)到準(zhǔn)確說(shuō)明如何拆卸零部件。同時(shí)，通過(guò)內(nèi)置耳機(jī)，維修人員能聽(tīng)到每一個(gè)操作步驟的語(yǔ)音提示。因此，即使是沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)的新手，也能順利完成維修任務(wù)，還能保證整個(gè)維修過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。并且，AR技術(shù)與數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，可以輕松判斷哪些設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性的設(shè)備維護(hù)。

從人類發(fā)明數(shù)學(xué)開(kāi)始，物理世界的虛擬化趨勢(shì)已經(jīng)持續(xù)了數(shù)千年，計(jì)算機(jī)IT技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了虛擬化后的數(shù)據(jù)流動(dòng)趨勢(shì)，而數(shù)字世界在物理世界的重新凝實(shí)，將成為第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也將在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮非常關(guān)鍵的作用。在未來(lái)的數(shù)字化時(shí)代里，虛擬現(xiàn)實(shí)很可能不僅僅是一個(gè)極客的玩物，而是繼PC機(jī)、手機(jī)之后的下一代計(jì)算平臺(tái)，它的人機(jī)交互性能將把整個(gè)人類科技的發(fā)展帶上一個(gè)新的階梯。

至于VR技術(shù)的發(fā)展路徑，我在過(guò)去的一年里見(jiàn)過(guò)500多位工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者，他們也許是這個(gè)世界上最聰明的一群人，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在思考當(dāng)下的技術(shù)瓶頸和市場(chǎng)空白，他們把自己的思考變成一個(gè)個(gè)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，在市場(chǎng)中實(shí)踐。雖然VR技術(shù)的未來(lái)依然需要很多的努力，但也許正是這種目前看不清甚至可能被人看不起的地方，才是未來(lái)的機(jī)會(huì)，才會(huì)讓市場(chǎng)如此興奮。