虚拟现实（VR）和增强现实（AR）的概念早在20世纪60年代就被提出，但由于当时的技术水平无法满足相关应用的需求，这些概念并没有引起广泛关注。直到近年来随着计算机技术的飞速发展，虚拟现实和增强现实技术才开始得到广泛的应用。现在，它们已经成为了娱乐、游戏、教育、医疗等领域中的重要技术和应用。
本期，ABeam将着眼于虚拟现实及增强现实技术（VR/AR）与智能制造的关联，对虚拟/增强现实技术在智能制造的应用场景进行探讨。
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虚拟现实/增强现实/混合现实的概念
• 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）
通过计算机技术创建出一个新的虚拟环境，用户可以身临其境地感受这个虚拟环境，与虚拟环境中的对象进行交互。虚拟现实通常需要使用带有头戴式显示器的设备，例如VR眼镜，让用户沉浸在虚拟现实环境中。
• 增强现实（Augmented Reality，简称AR）
通过计算机图形学和感知技术将虚拟信息与真实世界的场景相结合，在现实的建筑物和设备上，将虚拟的“其他信息”重叠显示，用户可以在现实场景中看到虚拟信息。增强现实应用可以在智能手机、平板电脑等设备上实现，也可以使用专门的AR眼镜/头盔或其他硬件设备。
• 混合现实（Mixed Reality，简称MR）
混合现实是AR的进一步发展，是合并现实和虚拟世界产生的新的可视化环境。在新的可视化环境里，现实世界和虚拟信息共存，MR技术能够让虚拟画面与真实环境互动起来，现实世界中手和身体的动作也可以操作虚拟物体，实时交互、获取信息。
VR/AR/MR的区别与联系
图片来源：ABeam根据公开信息整理
02
虚拟/增强现实的行业全景
VR、AR行业图谱
图片来源：ABeam根据公开信息整理
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虚拟/增强现实在制造业中的场景应用
人员方面
员工技能培训：利用VR技术可以在虚拟环境中对员工进行装配、维修等的教育和培训，让员工更加沉浸式地进行学习和模拟练习，帮助其熟悉复杂的流程和操作，并减少对物理装置的需求，从而提高效率和安全性；AR实景培训可以在实物的基础上叠加信息进行解说，使培训内容更加直观。
制造方面
产品设计：通过VR的可视化设计展示，可以帮助制造商在实际生产前及时对产品的细节设计进行调整，提升产品品质；通过VR进行产品的预体验可以帮助发现潜在问题、优化设计和流程，减少返工和维修的成本。
生产作业：通过AR智能眼镜可以实时显示零件位置和配件安装说明书，提示工人按照标准化流程及指定位置进行组装和生产，提高产品合格率；生产管理人员可以通过VR进行远程监造，减少现场作业的违规行为，降低异地出差成本。
设备管理：利用AR设备辅助点检巡检，检修人员按照规定程序批量进行数字化检修，可以实时上传数据，摆脱纸质检修，提高检修效率；VR/AR 远程维修指导，可以减少停机时间和维护人员的数量，降低维护成本。
仓储物流方面
管理信息化：工人借助AR智能眼镜可以快速读取条形码，查看零件信息，可以提高查找效率，提高物流分拣效率。
销售方面
产品营销展示：通过VR进行产品展示，可以提升客户体验感、提高转化率、缩短营销周期，有利于减少库存堆积，降低运输成本。
04
虚拟/增强现实×智能制造的现状
虚拟/增强现实技术能够为智能制造和数字化转型提供很好的技术支撑，但是目前仍然有很多的技术限制和应用方面的难点。
技术限制：VR/AR的追踪传感技术和相应算法能力有待提升，数据传输延迟、实时显示图像的渲染和刷新速度不高，都容易造成画面模糊和眩晕感产生。现有的VR/AR设备仍然比较笨重，长时间佩戴容易产生不适感，难以满足长时间应用需求。②
部署要求高：VR/AR技术的运用需要一定的物理空间、光线环境和稳定的网络环境，而传统制造业工厂中的环境相对比较复杂，IT水平层次不齐，导致在一些工厂中VR/AR设备大规模部署较难被推进。
投入产出比难以衡量：目前VR/AR技术无法覆盖到制造业的全流程，只能在其中的部分环节提供一些解决方案，但是VR/AR硬件成本高，设备单价在几千-几万元，对于普通的企业工厂来说成本高昂，难以大规模部署，只有重资产、大型的企业有能力进行部署。实际应用中有些企业把AR/VR的技术用于远程维护，作为项目中的附加服务，并未作为高使用频率、高商业价值的技术进行应用。
产业链发展限制：VR/AR的产业链条并不重合，受限于目前产业链发展尚未成熟，面临很多短板问题。比如说AR中主流方案之一的Birdbath需搭配Micro OLED屏幕，但是因为Micro OLED未能实现规模化量产，存在“短板效应”。又如阵列光波导方案，出射光均匀成像效果佳，但制备工艺繁琐，良率的提高难度较大。
05
虚拟/增强现实的未来
技术方面
• 随着Pancake、光波导，Micro OLED 等显示技术的出现，VR/AR硬件设备会朝着更加轻薄化，超清化发展，能够支撑广泛应用到生活中。
• 随着5G网络技术和感知交互技术的突破，为VR/AR设备的推广和应用提供了基础技术支撑。2023年6月万众期待的苹果MR设备的登场，将成为行业的技术风向标。
应用方面
• 在制造业工厂方面的具体应用中，“VR远程看厂”的应用前景广阔，除了在远程监看、点检巡检方面可以提升效率，在营销方面也可以创造不小的价值。如在展会上通过VR眼镜，客户就能参观到工厂或者体积较大较重的产品设备，减少了产品运输过程中的损耗，节省了远距离的运输费用。甚至客户可以通过自有VR设备远程参观工厂、体验产品，大大缩短了销售周期。
• 在高龄化少子化的社会，AR/VR技术可以解决一定程度的用工荒问题。高效利用专业人员的时间，通过远程指导解决更多问题，把一些具备技能而无经验知识的人员更好地活用起来，提升效率，降低企业成本。
• VR/AR作为企业数字化转型的PoC③尝试，可以为企业提升附加价值，从而进一步推动数字化转型。
本篇作为智能制造系列的最终篇，围绕虚拟现实及增强现实技术（VR/AR）在智能制造领域的应用进行了探讨，到此我们智能制造×新科技系列文章也告一段落了，如果有对其他新科技感兴趣的朋友可以参考我们智能制造系列的其他文章。
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