如果我們列個表，把2016年最火的黑科技名詞全放上來，虛擬現(xiàn)實(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》，VR這個極客詞匯似乎已經(jīng)進入尋常百姓家。
然而，雖然中國VR市場熱度持續(xù)高漲，但在技術和產(chǎn)品內(nèi)容上都還存在很大的缺陷。機構(gòu)投資人也是觀望的居多，真正出手的很少。VR的市場教育和渠道體系還比較初級，聽說過VR的人很多，見過的很少，體驗過的人就更少了。
那么虛擬現(xiàn)實行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢到底如何?它對于數(shù)字化工廠未來工業(yè)的發(fā)展又會有哪些影響呢?值得我們對此一探究竟。
VR在數(shù)字化工廠中的應用
虛擬現(xiàn)實技術雖然在消費品市場比較火熱，但在我看來，這項技術在數(shù)字化工廠的應用前景會更加廣闊，因為它將解決目前制造業(yè)工廠中的三個痛點：
成本問題
制造業(yè)的成本高是多方面的，而且不同的行業(yè)問題也不一樣，但是有一點在中國當前是比較普遍的，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)利意識覺醒，跳槽變得越來越頻繁，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，需要進行幾個月的實習和技術培訓，才能成為一個熟練工，即使是一個熟練工，其成本在近幾年是呈幾何級上升的，虛擬現(xiàn)實技術將成為這個問題的重要解決方案。
使用VR和AR技術，可以在眼睛屏幕上直接顯示操作指令與說明圖片，可讓員工隨時查詢和執(zhí)行作業(yè)。虛擬現(xiàn)實技術與數(shù)字化工廠結(jié)合之后，一個新人也能隨時調(diào)用每臺設備的參數(shù)和互動式的操作手冊，這會大大減少工廠內(nèi)專家型工人的雇傭，降低勞動成本。
在數(shù)字化工廠應用了虛擬現(xiàn)實技術之后，企業(yè)培訓的目標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，如何有效地進行人機互動。這個門檻遠比設備操作要低得多，而且隨著VR技術的發(fā)展，交互性會越來越友好，學習成本也會越來越低。
效率問題
效率問題可以舉個例子說明。我們打出租車的時候，在沒有建立起北京市的虛擬城市地圖之前，我們需要有經(jīng)驗的司機，因為我們需要問路，需要預測什么時間到，遇到堵車需要借助運氣和司機的經(jīng)驗。而當建立了一個虛擬的城市模型以后，在虛擬地圖上可以設置起點和終點，可以對路線進行優(yōu)化以選擇最優(yōu)路徑，虛擬的導航地圖可以和真實的行車數(shù)據(jù)進行互動，可以實時糾偏，而且多次往返以后地圖數(shù)據(jù)會反饋回一個優(yōu)化的線路。虛擬模型和真實模型形成雙向數(shù)據(jù)流，不斷地迭代、優(yōu)化，實現(xiàn)最優(yōu)的生產(chǎn)模型。這就是我們所說的集成虛擬世界和現(xiàn)實世界，把虛實結(jié)合在一起，實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高。
AR技術可以根據(jù)現(xiàn)場情況通過算法得出運行最快、步驟最少的解決方案。以菜鳥物流為例，揀貨員從快遞箱中取出需要配貨的訂單，運用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商品信息。然后揀貨員精確地從面前貨架上取貨、確認、放入快遞箱。貨品的擺放也經(jīng)過了智能算法的優(yōu)化，以保證揀貨員在最短的時間內(nèi)完成一個訂單的貨品分揀。在這里，一個訂單貨品的分揀僅需要三分鐘左右，大大節(jié)省了時間，而且AR眼鏡還能瞬間采集所看到的信息，遠遠超過以往速度。
時效性問題
企業(yè)難免會出現(xiàn)各種故障，而對企業(yè)來說一分鐘的停滯就可能造成成千上萬元的損失。對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)故障無法及時解決等問題。
虛擬現(xiàn)實技術能夠縮短問題診斷與修復的時間，且不再需要另外派遣專家前往遠端據(jù)點。事故現(xiàn)場任意員工皆可通過AR眼鏡與遠端專家通過視頻協(xié)作完成任務，擁有極高的時效性并省下專家飛往現(xiàn)場提供協(xié)助的開銷。遠端現(xiàn)場的員工可由通信與即時視頻分享讓有經(jīng)驗的員工提供問題診斷及修復的建議。問題瞬間解決的同時還提高了準確性。
VR在數(shù)字化工廠中的應用舉例
在傳統(tǒng)的數(shù)字化技術中，計算機系統(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)。而新時代的人機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)實技術只是虛擬工程的工具。
虛擬工程提供了一個完整的系統(tǒng)視圖，讓開發(fā)者、供應商、制造商和用戶能夠以同樣的方式來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估。計算機是計算技術時代的基礎設施，而虛擬現(xiàn)實就是虛擬工程時代的基礎設施，是下一代計算平臺。它最大的價值在于，從此人類不用再去學習如何更好地使用機器，而是機器反過來學習如何更好地服務于人。
我們可以從幾個例子獲得一些認識。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)
西門子
西門子在波音和卡特彼勒一直有一個叫“Cave”的項目，它是一個混合虛擬和現(xiàn)實物理環(huán)境的服務，從產(chǎn)品的初始開發(fā)就基于虛擬環(huán)境來進行，而后在產(chǎn)品生命周期中建立虛擬實物模型，在生產(chǎn)過程中進行交互式的靈活性評估，最后再研究客戶對于不同型號產(chǎn)品的情感反饋以及在沉浸環(huán)境中創(chuàng)建學習的新形式。
在Cave制造的環(huán)境里，現(xiàn)實物體的圖像和物理設置會被投影到真實的墻壁上，使用者通過佩戴傳感器可以體驗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)的動作，專用的眼鏡根據(jù)捕捉到的動作形成圖像。戴上眼鏡，你就感覺進入了“墻內(nèi)的世界”。
但是從這個配置你可以看出，Cave的造價是非常高的。如今用戶版虛擬現(xiàn)實頭盔的出現(xiàn)使這套設備的成本大幅縮減了，所以西門子有了新想法：不僅為波音這類大客戶服務，也可以利用已有技術進軍大眾消費市場。
西門子在德國調(diào)研的100多家生產(chǎn)商里，超過1/3的公司正在使用虛擬現(xiàn)實技術，或在未來3年內(nèi)計劃引進該技術，同時，這些生產(chǎn)商也表達出對AR的濃厚興趣。
飛機制造行業(yè)
波音、空客
早在上世界90年代初，美國波音公司的計算機服務研究和技術組就已經(jīng)將AR技術應用于飛機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，一個從未受過任何訓練的工人都可勝任此項工作，從而縮短員工培訓的周期。
2003年德國成功研制出用于工業(yè)設備裝配和維修的Starmate系統(tǒng)和Arvika系統(tǒng)，之后，歐洲航空防務與航天公司(EADS)利用Arvika系統(tǒng)，通過語音調(diào)用計算機生成的提示信息，指導工人輕松地完成lm×6m板上的高密度布線工作。
空客公司利用Arvikx系統(tǒng)進行了“干凈水系統(tǒng)的轉(zhuǎn)配”和“配電盤連接”的工作，充分展現(xiàn)了AR技術在工業(yè)裝配、維修方面的巨大潛力。
汽車制造行業(yè)
福特、奧迪
當虛擬現(xiàn)實技術應用到汽車的工業(yè)設計和生產(chǎn)當中，設計者可以借助虛擬現(xiàn)實頭盔顯示，在與真實汽車同樣比例的立體空間中，全方位了解每一處設計細節(jié)，最大程度上避免設計和生產(chǎn)失誤，減少人力成本和資源浪費。
自2000年以來，福特就開始在汽車設計過程中以多種方式利用虛擬現(xiàn)實技術。福特的Immersion Lab實驗室中一些員工戴上虛擬現(xiàn)實頭盔，并模擬觀察一輛汽車，而他們的同事將可以通過大屏幕查看他們的體驗，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體驗等。
最近，奧迪推出了一項名為“虛擬裝配線校檢”的技術，利用3D投射和手勢控制，可以使流水線工人在三維虛擬空間內(nèi)完成對實際產(chǎn)品裝配工作的預估和校準。整個測試過程是在名為“CAVE”的虛擬現(xiàn)實空間中完成的，而CAVE系統(tǒng)最關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眼鏡進入后，便可有身臨其境的感覺。
近年來，在汽車行業(yè)，AR智能設備更是呈現(xiàn)普及趨勢。
2015年感恩節(jié)的時候，大眾汽車就給員工配備了30幾副AR智能眼鏡，來輔助員工工作。該款AR智能眼鏡可直接為佩帶者提供相應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;其聲控功能實現(xiàn)了真正意義上的解放雙手;并可進行條形碼掃描，還提供了條形碼驗證的紅、綠信號提示。
AR技術還以其獨特的魅力，給工業(yè)設備維修領域帶來無限驚喜。面向工業(yè)設備維修的AR智能眼鏡，可通過AR技術顯示解決設備故障的具體操作步驟，甚至細到準確說明如何拆卸零部件。同時，通過內(nèi)置耳機，維修人員能聽到每一個操作步驟的語音提示。因此，即使是沒有任何經(jīng)驗的新手，也能順利完成維修任務，還能保證整個維修過程的標準化和規(guī)范化。并且，AR技術與數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，可以輕松判斷哪些設備運轉(zhuǎn)正常，實現(xiàn)預防性的設備維護。
從人類發(fā)明數(shù)學開始，物理世界的虛擬化趨勢已經(jīng)持續(xù)了數(shù)千年，計算機IT技術的發(fā)展促進了虛擬化后的數(shù)據(jù)流動趨勢，而數(shù)字世界在物理世界的重新凝實，將成為第四次工業(yè)革命的關鍵環(huán)節(jié)，虛擬現(xiàn)實技術也將在這個領域發(fā)揮非常關鍵的作用。在未來的數(shù)字化時代里，虛擬現(xiàn)實很可能不僅僅是一個極客的玩物，而是繼PC機、手機之后的下一代計算平臺，它的人機交互性能將把整個人類科技的發(fā)展帶上一個新的階梯。
至于VR技術的發(fā)展路徑，我在過去的一年里見過500多位工業(yè)領域的創(chuàng)業(yè)者，他們也許是這個世界上最聰明的一群人，無時無刻不在思考當下的技術瓶頸和市場空白，他們把自己的思考變成一個個創(chuàng)業(yè)項目，在市場中實踐。雖然VR技術的未來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，才是未來的機會，才會讓市場如此興奮。
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