虚拟现实和增强现实在制造业中的应用

　　尽管全行业仍在努力推动开发和采用全自动“熄灯”制造系统，但相当一部分涉及制造的活动仍然需要人手的技能和灵巧性。在制造业中使用虚拟现实（VR）和增强现实（AR）可以帮助人类精确和高效地执行这些任务。

　　沉浸式技术已经超越了它们的起源，从小说作品到现在出现在现实世界中的主流应用。智能手机的出现和普及加速了这些技术在公众中的传播。在吸引全球民众注意的同时，它们也引起了企业的兴趣，这些企业充分利用了人们对沉浸式技术的迷恋。这导致了企业在以客户为中心的应用中开发沉浸式技术，例如，在数字营销中使用沉浸式技术，即虚拟现实和增强现实技术，越来越多地被大小公司采用。但现在，随着新鲜感开始在消费者中逐渐消退，企业开始将注意力转向内部，并设计这些技术的应用来改善其关键业务运营。虚拟现实和增强现实等技术在制造业中的应用是沉浸式技术从以消费者为中心的应用向以员工和流程为中心的应用转变的一个例子。沉浸式技术由于能够增强用户对流程的可视性，并在正确的时间向他们提供正确的信息，因此被证明是制造流程的天然选择，正如主要制造商实施沉浸式技术所证明的那样。

　　制造业对沉浸式技术的需求

　　自从自动化和工业物联网（IIoT）引入以来，制造流程越来越少依赖人工。越来越多的制造工厂正致力于行业术语中所谓的“熄灯”制造，它特别适用于需要极高精度以及对定制、变化和检验需求极小的领域。对熄灯制造有意义的行业包括材料和化学加工厂、炼油厂、食品加工和包装以及简单产品的大规模制造工厂。

　　然而，当今生产的大多数产品都会随着客户需求的变化而不断变化。因此，制造业需要高度灵活，但同样甚至更不容忍不合格。尽管最终，这些流程将通过使用通用机器人实现自动化，但就目前而言，它们将需要灵巧的人手和人脑的决策能力。与具有超人信息处理能力的通用机器人不同，人类无法快速处理大量信息，因此无法基于所有可用信息做出决策。他们不能像基于人工智能系统一样感知或看到隐藏的模式，因此，从最初的设计到最终的检验，人类工人在执行制造流程中涉及的不同任务时都需要提供帮助。

　　虚拟现实和增强现实在制造业中的应用

　　在制造业中采用虚拟和增强现实技术，虽然还处于起步阶段，但事实证明，它已经成为制造业参与者的主要游戏规则改变者。它通过提高工人生产力和工厂利用率，甚至有助于设计改进，帮助制造流程变得更加高效。

　　交互式设计

　　在生产产品之前，通常会进行大量的规划和设计工作。功能性产品设计是产品质量的本质，更是产品价值的关键驱动力，制造商非常重视设计的正确性。传统上，设计者一直使用二维计算机辅助设计模型来测试和尝试本质上是三维的产品。对于必须实时测试的产品，设计师通常使用物理原型来测试产品设计。这些原型很难制作，而且更难重新设计用于试验和重新测试。除了昂贵之外，它还延缓了产品上市时间（TTM），因为物理原型需要多次重做模型，因此每次迭代都需要时间对原型进行物理再创造。

　　通过虚拟现实，设计师可以在三维空间中构思产品，并在模拟环境中测试这些产品，直到设计完成。除了最小化上市时间外，虚拟现实还提供了在预期条件下测试产品的能力，并识别使用传统测试方法无法突出的设计缺陷。这就确保了所生产的产品在设计上是完美的，并将产品召回的可能性和其他产品故障的不良后果降至最低。

　　智能决策

　　制造运营需要敏捷，以跟上市场和客户不断变化的需求。要实现这一点，他们需要能够快速做出决定，但必须对可用信息进行彻底和详细的分析。然而，为了实现安全有效的决策，需要分析的数据量对于决策者来说太多了，以至于难以轻松处理和理解。这会导致决策过程中的延迟，从而延迟必要的操作，并最终达到敏捷性的相反效果。越来越明显的是，使用数据可视化可以增强执行决策，并确保不仅可以轻松找到问题的答案，而且还可以发现能够推动更高性能和进一步增长的新问题。

　　在制造相关的数据可视化中使用虚拟和增强现实，可以加快制造组织各个级别的决策过程，从高层战略决策到关键运营决策。

　　知情维护

　　设备故障是一个导致生产意外中断的问题，需要维护团队立即作出响应。有时，维护团队可能不在身边，无法及时将设备恢复到全功能状态。与制造设备的性能和健康相关的数据可视化可以使维护团队能够识别通常未被注意到的设备健康问题。使用AR设备指导业余人员，同时解决这些问题可以确保生产设施的正常运行，不会出现太多的长时间停机，最大限度地提高工厂和设备的利用率。

　　质量检验

　　质量检验是制造流程的一个重要组成部分。当组织努力最大化生产力时，他们也强调提高产品的质量和一致性标准。为了保证产品的高质量，除了采用自动化的检测方法外，人类质量检测人员往往还要对数百个单元进行检测，以发现有缺陷的单元。由于人员限制，这导致检查员遗漏了不合格的细微指标。将增强现实技术与人工智能和传感器技术结合使用，甚至可以阐明制造单元上最细微的偏差，从而实现更高的产品质量标准。

　　沉浸式培训

　　对于制造业员工来说，在职培训是最有效、最高效地履行职责的必要条件。这一过程需要时间，部署缺乏经验的新员工执行关键操作可能会降低工作质量，甚至导致安全问题。在虚拟现实环境中培训新员工可以使他们在不影响生产力、质量和安全的情况下获得履行职责的经验和熟练程度。

　　虚拟现实和增强现实在制造业中的不可或缺性，将在未来几年成为一种普遍趋势，至少在高性能和一般智能机器人取代我们之前是如此。然而，也有可能，随着这些技术和其他技术的改进，使人类更容易参与制造，毕竟我们可能在很长一段时间内不需要机器人。
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