AR将为工厂培训和维修带来哪些改变？
发布于2023-08-22
引言
随着技术的不断发展和进步，越来越多的行业开始采用增强现实 (AR) 技术，制造业就是其中之一。在制造业中，我们可以借助AR取代传统的培训以及排除故障和维修设备方式。AR通过缩短生产时间、实现虚拟协作、增强劳动力能力以及提供比以往更好的效果，正在逐渐占据这些应用领域。
AR发展前景
AR在工业4.0技术领域具有一定的独特性。操作自动化和机器智能化是人们关注的焦点，而AR则更侧重于及时为人类工作者提供正确的信息；我们可以将AR视作一种通信工具，以将所需信息（分步说明、CAD模型、方向提示等）实时叠加在用户视野内的物理环境之上。
AR在工业培训中的应用
生产培训有很多方式，包括通过纸质文件、光盘、YouTube或内部网上提供的视频、传统的课堂培训或组合方法。AR是培训发展的必然趋势，因为它不仅能像传统培训方法一样提供信息，还能将这些信息融入到工作流程中。
与课堂培训或视频培训相比，实时的实践经验可以在较短的时间内更好地积累知识。与面授、阅读手册或观看视频相比，借助AR，人们可以边做边学， 而且由于将培训和实践经验结合在一起，需要的培训时间通常会更短。
当然，AR的优势还远不止如此。在与设备提供商或集成商合作时，可以在设备开发阶段使用AR，为员工提供便利。比如，公司目前有一台正在运行的机器，另有一台正在其他地方搭建。与其等待新机器完工，不如让员工从工作站或家里访问CAD文件，查看真实外观，甚至按照逐步培训说明进行练习。在这种情况下，员工甚至可以在制造完成之前就获得安装、校准、使用和维护设备的知识和技能。这一过程不仅大大缩短了实施时间，还能节省更多成本，因为公司不需要额外的培训专用设备。
AR还为人员流动频繁的生产和制造环境提供了培训优势。现在，我们可以不让新员工接受面授课程、阅读手册或观看视频，而是借助AR提供逐步指导，并在实体设备上叠加箭头、高亮球体、文本和标记等数字注释以及各种3D CAD数据。AR技术可以根据需要引导员工完成各个步骤，让他们能够熟练掌握并适应各种流程。
AR在工业故障排除和维修中的应用
在故障排除中，AR可帮助克服远程通信等具有挑战性的问题。因为设备生产厂家通常位于较远的地方，难以及时进行故障排除，而与专家工程师进行视频通话成为了近期比较常见的故障排除方法。但在工业环境中，问题往往出现在狭小或肉眼无法看到的区域，因此这种方案也并不太理想。而借助AR技术，可以允许多个人员同时查看问题区域，并为技术人员提供现场解说或指导。实时叠加此类信息的能力带来了前所未有的优势。
对于直接与物理设备打交道的员工来说，这种体验也能增强他们的能力。因为这时已不再是只有一个人盯着问题，而是整个专家小组（工程师、元件制造商、操作员和其他任何需要的人员）一起研究。在完成工作的过程中，员工可以获得专家的集体见解和实时CAD模型。AR技术可以显示出哪些元件需要移除、哪些需要放回、哪些需要调整等。技术人员也可随时看到数据，这意味着他们不再需要等待不同时区的人员来提供帮助。这不仅可以节省大量时间，还能提供比显示错误或通过视频会议与他人交谈更好的沟通方式。
AR在工业环境中的应用
随着AR技术的发展，各种各样的显示设备也应运而生，包括头戴式设备、3D眼镜和混合现实眼镜。大多数对AR技术感兴趣的制造商通常希望在不投入大量时间、金钱或资源的情况下看到效益，因此他们通常会从已经存在的设备开始，如iPhone手机和平板电脑。例如，iPhone 12等新款手机的摄像头模块在背面配备了光探测和测距 (LiDAR) 传感器，可实现空间表示和准确的深度感知，从而准确地将数字叠加到实物上。
利用这些工具，这些制造商便可从可识别的目标开始，实施概念验证。一旦坚信了AR具备解决特定需求的潜在价值，他们就会转向其他设备。比如单目眼镜以2D方式将增强信息显示在物理信息之上，而微软Hololens等混合现实眼镜可在物理世界上实现3D叠加。具体采用哪种显示工具取决于在借助AR技术解决问题时的实际情况。例如，对于需要操作员解放双手的应用，眼镜等设备比iPhone或iPad更实用。
结语
培训、故障排除和维修已成为AR的三个重要应用领域。有了AR，培训可以走出教室，进入生产车间；故障排除和维修可以摆脱笨重的材料和对现场专家的需求；员工也可以借助实时流程和数据完成任务和工作，学习和工作比以往任何时候都更快、更精确。因此，与以前的方法相比，AR有助于缩短制造时间，实现虚拟协作，增强人类劳动力的能力，并提供更好的结果。
作者简介
Darshan Pandya是沃尔玛高级工程与新兴技术团队的高级机器人与自动化工程师， 拥有机电一体化工程学士学位和马里兰大学机器人学硕士学位。六年多来，Darshan一直利用他对工业4.0/未来工厂概念的深刻理解，在制造业、生物技术和供应链行业等专业环境中影响和孵化新兴技术。 Darshan热衷于应对与人机协作 (HRC)、可持续发展以及为敏捷和精益工业自动化设计网络物理系统相关的挑战。