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摘要:《工業(yè)4.0:即將來(lái)襲的第四次工業(yè)革命》一書(shū)的主編烏爾里?!ど吕?,是工業(yè)4.0研究領(lǐng)域備受推崇的專(zhuān)家,他在新書(shū)《無(wú)邊界的新工業(yè)革命》闡述:中國、美國、德國,乃至全球各地,工業(yè)4.0的概念與實(shí)踐都正欣欣向榮,...
《工業(yè)4.0:即將來(lái)襲的第四次工業(yè)革命》一書(shū)的主編烏爾里?!ど吕?,是工業(yè)4.0研究領(lǐng)域備受推崇的專(zhuān)家,他在新書(shū)《無(wú)邊界的新工業(yè)革命》闡述:中國、美國、德國,乃至全球各地,工業(yè)4.0的概念與實(shí)踐都正欣欣向榮,同時(shí),不僅僅是工業(yè)制造,工業(yè)4.0強調的產(chǎn)品數字化和生產(chǎn)數字化正在影響著(zhù)社會(huì )生活的諸多領(lǐng)域,對我們的經(jīng)濟和社會(huì )產(chǎn)生深遠變革,這些也就是所謂書(shū)名中的“無(wú)邊界”。
工業(yè)4.0與新技術(shù)
“無(wú)邊界”的工業(yè)4.0或者說(shuō)國內倡導的智能制造,是“中美貿易戰”的核心點(diǎn),也是新一輪世界話(huà)語(yǔ)權的搶占高地,工業(yè)4.0從廣義上來(lái)說(shuō),即制造業(yè)的數字化,在德國工業(yè)4.0戰略中更詳盡地描述為信息物理系統(CPS),通過(guò)傳感器物聯(lián)網(wǎng)緊密連接物理現實(shí)世界,將網(wǎng)絡(luò )空間的高級計算能力有效運用于現實(shí)世界中,從而實(shí)現“智能工廠(chǎng)”,使得在生產(chǎn)制造過(guò)程中,設計、研發(fā)、生產(chǎn)有關(guān)的所有數據都將通過(guò)傳感器采集并進(jìn)行分析,形成可自律操作的智能生產(chǎn)系統。工業(yè)企業(yè)希望能借助CPS系統,開(kāi)創(chuàng )新的制造方式,在這其中云計算、大數據、機器人、增強現實(shí)(AR)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)都將發(fā)揮重要作用。
在工業(yè)領(lǐng)域中,汽車(chē)工業(yè)因其技術(shù)密集、資本密集、產(chǎn)業(yè)集中度較高等特點(diǎn)尤為引人關(guān)注,奔馳汽車(chē)、寶馬集團、大眾汽車(chē)集團、上汽、一汽等國內外汽車(chē)制造商都已在試水新技術(shù)加持的工業(yè)4.0。
本文主要探討對于汽車(chē)工業(yè)來(lái)說(shuō)這中間的AR為何這么重要,以及主要價(jià)值在哪里。
汽車(chē)智能制造的關(guān)鍵技術(shù)
AR在汽車(chē)工業(yè)中有巨大的機會(huì )和潛力,特別是隨著(zhù)智能互聯(lián)的進(jìn)一步滲透,AR的價(jià)值將呈指數級增長(cháng)。以下幾方面技術(shù)支撐汽車(chē)工業(yè)的升級:
物聯(lián)網(wǎng)、數據、計算能力的銜接
信息傳感設備的普及使“智能模塊”正在變得越來(lái)越小,智能感知、識別技術(shù)加持下,在信息網(wǎng)絡(luò )中實(shí)體物體不再透明化,并產(chǎn)生巨量的數據。此外,云端的計算能力和網(wǎng)絡(luò )能力快速升級,而同時(shí)成本在快速縮減,這也意味著(zhù)更多的企業(yè)可以普遍使用傳感器,識別監控物理環(huán)境。
數據分析與智能
這得益于機器學(xué)習等人工智能(AI)技術(shù)的突破,智能化制造的關(guān)鍵在于海量數據的分析,找出數據的關(guān)聯(lián)性,做出精準的預測與決策,并快速積累經(jīng)驗。而AI在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域的研究涉及知識處理系統、計算機視覺(jué)、深度學(xué)習等等方面,將帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的深度發(fā)展。
智能化裝備產(chǎn)品
日本軟件銀行總裁孫正義曾向日本政府建議,希望到2040年,日本能夠增加到五千萬(wàn)工業(yè)機器人,這是日本制造業(yè)從業(yè)人員的5倍左右。以工業(yè)機器人為代表的智能化設備將成為工業(yè)中主流,以替代低效率環(huán)節的人力,使真個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈效率再有質(zhì)的提升。
人機自然交互
即使智能化、自動(dòng)化不斷加持,人在汽車(chē)工業(yè)中也不會(huì )完全缺席,肢體動(dòng)作、語(yǔ)音、手勢、視覺(jué)、甚至面部表情等身體語(yǔ)言組成的多模態(tài)交互,讓人的機器的互動(dòng)容易且高效,而圍繞交互的升級也成為智能制造的主流之一,在豐田式生產(chǎn)管理影響多年后,制造業(yè)需要新的思路去提升員工效率。
工業(yè)4.0中的多模態(tài)交互
自然人機交互同樣體現在汽車(chē)的用戶(hù)體驗上,新型車(chē)載系統正在把人與GPS等信息系統的交互從小屏幕上轉移到物理世界。
AR的關(guān)鍵能力
AR有兩大關(guān)鍵技術(shù):計算機視覺(jué)、人機交互。計算機視覺(jué)“看”世界,解決機器設備對現實(shí)世界的理解問(wèn)題,人機交互解決人與虛擬信息互動(dòng)的方式,反映在智能制造中,AR的能力表現在四個(gè)維度:虛擬信息融合在現實(shí)空間的作用、虛擬信息的呈現方式,虛擬信息呈現的作用,與虛擬融合信息的交互方式。
環(huán)境/物體增強
AR首先通過(guò)圖像、物體識別、環(huán)境理解等技術(shù)認知現實(shí)環(huán)境/物體,然后疊加相應的虛擬信息,并使之融合,在不改變真實(shí)設備的情況下,實(shí)現設備的數據化智能化升級。梅賽德斯-奔馳曾推出MercedesRescueAssist應用程序,當車(chē)輛遭遇車(chē)禍時(shí),到現場(chǎng)的急救人員可以通過(guò)攝像頭觀(guān)察車(chē)輛狀況,系統把如混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)的電池系統,以及安全氣囊等信息附加于車(chē)輛上,還可以對圖像進(jìn)行旋轉等處理,以協(xié)助急救人員制定最佳營(yíng)救方案。在A(yíng)R的支持下,車(chē)輛升級成為信息設備。
MercedesRescueAssist應用程序
可視化
AR改變了信息呈現的方式,提供類(lèi)似X的穿透效果,讓物體內部構造“可視”,同時(shí)也豐富了信息的維度。例如,在亮風(fēng)臺與一汽解放錫柴合作的發(fā)動(dòng)機講解,操作培訓中,直接把發(fā)布機的的機構完全拆解,詳解每個(gè)零部件,這在銷(xiāo)售中提升了客戶(hù)的對產(chǎn)品的認知,而內部工作人員也能根據可視信息,輕松完成操作。在醫療領(lǐng)域,AR能將患者的血管脈絡(luò )成像,投射到患者的皮膚上,使醫護人員能夠輕松定位血管位置。
一汽解放錫柴發(fā)動(dòng)機AR講解效果圖
不同于傳統紙質(zhì)材料或者手機端、PC段信息查詢(xún),AR的動(dòng)態(tài)可視信息顯然能容納更大的信息量,圖文、音視頻、模型動(dòng)畫(huà)根據實(shí)際需求快速呈現,讓工作人員更容易獲取豐富的有效信息。
指示、協(xié)助、信息化
AR在操作指導、培訓、工作協(xié)助方面的作用尤為直觀(guān),如在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機等器械設備的產(chǎn)線(xiàn)上,AR在需要擰下的螺絲上疊加3D指令,指導是向左旋轉還是向右。在標準化工作中,人越來(lái)越趨向“傻瓜式”操作,AR智能眼鏡等設備給出了嚴格的工作流以及跟蹤統計,減少犯錯風(fēng)險的同時(shí)提高效率。AR解決了2D紙質(zhì)材料的難以理解,視頻文件的缺乏互動(dòng),培訓的高成本等問(wèn)題,甚至取代傳統的培訓方式,新員工根據AR設備更智能的指導快速上手。
另一方面,AR還使通過(guò)第一視角的現場(chǎng)畫(huà)面,以及便捷的信息傳輸,為現場(chǎng)工作人員提供遠程的協(xié)助協(xié)作,給予遠程專(zhuān)家如同身臨其境的溝通體驗。在亮風(fēng)臺的實(shí)時(shí)通訊通訊與協(xié)作產(chǎn)品HiLeia中,遠程專(zhuān)家直接查看第一視角的畫(huà)面,對于音視頻難以描述的問(wèn)題實(shí)時(shí)凍屏標注,現場(chǎng)人員在接受指導的同時(shí)進(jìn)行操作,以確保正確性。建筑公司Lee用遠程AR協(xié)助現場(chǎng)技師進(jìn)行裝配和維修,減少專(zhuān)家的重復出差,節省成本500美元每人/月,投資回報率達1:20。
基于A(yíng)R智能眼鏡的遠程協(xié)作示意
自然交互
智能制造對人機交互方式提出了新的訴求,這些需求和AR有高度的重疊性。目前,來(lái)說(shuō)語(yǔ)音交互是AR智能終端的主流,技術(shù)成熟度也較高,頭部姿態(tài)跟蹤、物理觸控用來(lái)輔助操作。
AR智能眼鏡的交互方式
除了認知度較高的AR智能頭戴設備的交互方式,AR提供了其他互動(dòng)方式嘗試,蘋(píng)果“使用立體圖像的自適應車(chē)輛增強現實(shí)顯示器”專(zhuān)利申請中,建議這種技術(shù)可以用于向駕駛中的用戶(hù)提供周?chē)澜绲母嘈畔?。用AR智能設備將虛擬面板投射在產(chǎn)品上,通過(guò)語(yǔ)音或手勢控制,這種車(chē)載HUD也是現在汽車(chē)廠(chǎng)商在A(yíng)R上探索的主流方向之一。
蘋(píng)果新專(zhuān)利:使用立體圖像的自適應車(chē)輛增強現實(shí)顯示器
在智能家電終端上,格力聯(lián)合亮風(fēng)臺嘗試了用AR來(lái)調節空調風(fēng)向,手機上ARAPP預估房間格局,讓空調風(fēng)吹向沙發(fā)、書(shū)桌等特定區域,或者避開(kāi)嬰幼兒活動(dòng)區。AR交互方式升級的背后是技術(shù)的不斷完善,在將來(lái)具有顛覆性的潛力。
AR創(chuàng )造哪些價(jià)值
大眾汽車(chē)集團中國總裁兼CEO海茲曼曾在采訪(fǎng)中強調,所謂的工業(yè)4.0或者生產(chǎn)4.0概念,并不只局限在生產(chǎn)靈活性這一個(gè)環(huán)節,在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)環(huán)節、物流環(huán)節、銷(xiāo)售和售后服務(wù),以及客戶(hù)體驗方面的改善、優(yōu)化和提升等方面,都跟工業(yè)4.0緊密相關(guān)。AR等數字化過(guò)程貫穿這整個(gè)產(chǎn)業(yè)流程,其中沃爾沃、奧迪、寶馬、梅賽德斯-奔馳、保時(shí)捷、豐田、上汽、一汽都在進(jìn)行AR的研發(fā)合作,從效率、成本、體驗三個(gè)維度創(chuàng )造商業(yè)價(jià)值。
“AR+汽車(chē)”全鏈條滲透(來(lái)源于:亮風(fēng)臺)
營(yíng)銷(xiāo)銷(xiāo)售
“AR看車(chē)”給汽車(chē)的線(xiàn)上銷(xiāo)售提供了新的高效工具,消費者在購買(mǎi)之前可以將汽車(chē)“搬到”現實(shí)空間中預體驗,從各個(gè)維度內外部獲知信息,從而提升決策力。上汽通用在2018年引入“AR汽車(chē)說(shuō)明書(shū)”,技術(shù)由AR公司亮風(fēng)臺提供,提供汽車(chē)儀表盤(pán)、汽車(chē)中控等部件的識別,可現實(shí)汽車(chē)的重要功能或隱藏功能,在提升銷(xiāo)售體驗的同時(shí),方便售后處理突發(fā)問(wèn)題,也讓汽車(chē)成為行為數據入口。
搭載于智能手機的“AR汽車(chē)說(shuō)明書(shū)”
在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈中,不乏功能型號復雜的部件,AR的營(yíng)銷(xiāo)解決方案縮短了銷(xiāo)售流程。另外,AR也在柔性化生產(chǎn)中發(fā)揮作用,沃爾沃使用AR技術(shù)幫助用戶(hù)進(jìn)行定制化生產(chǎn)。
產(chǎn)品研發(fā)
AR可以將CAD模型投射到實(shí)物上進(jìn)行匹配對比,從而確認設計效果,大眾汽車(chē)在數字設計審核中,使用這一技術(shù)讓設計效果和原型之間的差異顯而易見(jiàn),提升質(zhì)檢過(guò)程的效率和準確性,和傳統的2D圖紙對比這一效果更為明顯。
AR在產(chǎn)品研發(fā)上的想象更多在設計協(xié)作上,設計師可以基于立體、融合在真實(shí)場(chǎng)景中的3D模型,而不是在電腦上通過(guò)構圖把平面設計轉化成三維,或者使用傳統的粘土等模型。在網(wǎng)絡(luò )條件足夠的情況下,把模型數據傳輸到云端實(shí)現快捷的遠程協(xié)作也能成為現實(shí)。上文的亮風(fēng)臺“AR汽車(chē)說(shuō)明書(shū)”還為汽車(chē)廠(chǎng)商中提供了另外一種便利,即用戶(hù)行為分析,更多具有AR能力終端的普及,讓用戶(hù)行為更為詳實(shí)。
使用HoloLens在福特汽車(chē)設計中3D可視化原比例模型
生產(chǎn)環(huán)節
不難發(fā)現,AR的核心能力在生產(chǎn)環(huán)節體現鮮明,新員工培訓成本降低效率提升,工作人員可以按照標準流程指導作業(yè),在處理復雜問(wèn)題時(shí),類(lèi)似HiLeia的系統軟件將提供遠程支持,還能延伸到數據采集、過(guò)程監控、故障預警、故障分析等功能。AR是奧迪未來(lái)工廠(chǎng)技術(shù)組成部分之一,應用于模塊化裝配,簡(jiǎn)化檢測流程,監控等。
售后服務(wù)
經(jīng)發(fā)現,在汽車(chē)的售后中,“小人”問(wèn)題困擾了不少新手車(chē)主,如顯示屏上出現“蹲廁所的小人”、“背大寶劍的小人”等,“AR汽車(chē)說(shuō)明書(shū)”讓用戶(hù)隨時(shí)直觀(guān)的獲知說(shuō)明:零下4攝氏度、安全帶提醒等,解決突發(fā)問(wèn)題。
汽車(chē)指示燈
更重要的是AR大大降低了售后鏈條的成本,幫助售后技術(shù)人員為消費者解決問(wèn)題,汽車(chē)廠(chǎng)商可以根據分析數據預測并處理問(wèn)題,或者遠程連接專(zhuān)家,這一服務(wù)可以是針對經(jīng)銷(xiāo)商(4S店)或者直接消費者。
物流倉儲
同其它智能制造企業(yè),AR也同樣能提升其中物流倉儲中分揀、存儲貨效率與準確性。在物流汽車(chē)DHL中,AR減少了錯誤,并使效率提升了25%。
明顯可見(jiàn)的現象是,智能互聯(lián)產(chǎn)品在工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)一步滲透,人工智能和機器人發(fā)展勢頭猛烈,但人和機器設備的優(yōu)勢互融,才是汽車(chē)工業(yè)未來(lái)一段時(shí)間更可行高效的方案,才能發(fā)揮更大的效能,AR正在發(fā)揮這樣的作用,增強人的能力與價(jià)值,變革工作方式與技能獲取手段,成為數字世界與物理世界之間的橋梁,有前瞻眼光的汽車(chē)廠(chǎng)商們正在積極部署AR,并逐漸從中獲利,這一趨勢還將繼續蔓延。
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