制造商准备好迎接 XR 了吗？VR、AR、MR 指南

想想手机和互联网如何重新定义通信、教育、娱乐，更不用说制造业。XR 技术——包含虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）工艺与设备——正引发同等根本性的变革。三者互补，各有适用场景。

本文概括了 Tooling U-SME 举办的一场网络研讨会，旨在帮助制造商更好理解这些趋势。主题为“制造培训解决方案中的虚拟、增强和混合现实”，由 Vijayanandraj Vaiyapuri Ramalingam 博士（SiFy Technologies North America Corp.）、Dmitry Kopytin（宝马）和 Chad Schron（Tooling U-SME）主持。

概念澄清

深入用例前，先理清术语。虚拟现实指完全沉浸于 VR 环境。护目镜/头显分有线和无线。有线指连接高端 PC，提供更高分辨率和处理速度；无线通常成本更低。设备包括 HTC-VIVE、Oculus RIFT/Quest、Samsung Gear 等。

增强现实是在现实世界叠加数字内容，如图像、视频或其他数据。想想 Pokémon Go。AR 可在你已有的设备上运行，如手机或平板。也有智能眼镜和不同头显。应用极多。

混合现实类似 AR，在现实世界叠加数字元素。区别在于你可与这些数字元素交互。想想虚拟作业指导，或在多种工艺上叠加工具。

XR 在培训中的应用

XR 技术在培训领域存在已久，但仅军事和医疗等买得起的领域在用。规模经济降低成本，使 XR 技术成为智能制造战略支柱。XR 技术现现身制造生产和培训。采用 XR 辅助培训的有力理由是留存率。研究显示，使用 XR 技术（尤 VR）带来的内容留存度远高于传统方式。

对成长于互联网和沉浸式游戏的数字原生代制造人才，XR 在混合学习方案中极具吸引力。综上，降低成本、加快理解、提高生产力、省钱，推荐 XR 技术用于制造运营。

提到工业 4.0 通常谈自动化。另一个有力点是增强——人与技术协作让任务更高效。XR 正是做这件事。制造业中多达 30% 的工时可通过扩展现实增强。决策者如何反应？

据世界经济论坛 2020 年 9 月调查，全球过半制造业受访者（54%）表示到 2025 年可能采用和开发 XR 战略。问 XR 采用如何帮助应对新冠危机，制造业受访者首选理由（80%）是提供更多远程工作机会。其他包括加速工作流程数字化（77%）、加速任务自动化（54.3%）和员工再技能/提升技能（40%）。

简而言之，人、流程、产品是制造业 XR 采用的三大支柱。XR 旨在赋能制造业更高效、安全、准确地工作。

VR 在培训中已显现重大优势，尤其在复杂操作。XR 强化的核心培训领域是基本安全行为与文化。OSHA 安全原则、梯子安全、或帮助人员导航受限空间，是沉浸式现实大显身手之处。XR 还能远程培训。例如，操作员在车间可实时向异地学员直播所见。

VR 触觉反馈仍在演进，但触觉反馈在培训中的潜力巨大。动手加工方法、触觉装配和维护支持是受益运营领域。

XR 最佳实践

为制造组织制定 XR 战略，首要是愿景。始终牢记投资方向：人、产品还是流程。IT 策略也将随之演变。从 XR 角度看，你想做什么，收集什么数据、多少数据？便携性、隐私和网络安全均须解决。技术层面，市场设备技术繁多。业务需求必须明确定义，以匹配最有效的 XR 选择。

有适合 VR 的案例，也有更适合 AR 的用例。评估采用风险时，必须明确期望结果和风险因素。年龄可能是因素；设备共用可能是另一因素。

工作场所就绪度的坦诚评估也是必须。基础设施准备好迎接 XR 方案了吗？能否投入足够物理空间？员工买账吗？任何第一代技术都有磨合期。教育员工至关重要。从小处着手、从概念验证走向规模化往往是最佳路径。利用内部 3D 编程建模等资源，你会发现开发 VR/AR 技术变得更容易、友好。

整体思考 XR 方案如何与 ERP、质量报告或学习管理系统等其他系统集成。有愿景、建立指标、计算 ROI 将把 XR 实施战略推向新高度。

宝马的 XR 沉浸之旅

在制造和培训中应用 XR，即使世界顶级制造商也面临与小型运营相同的问题。宝马南卡罗来纳州 Greer 工厂面临培训成本上升，需引入吸引年轻制造员工的新内容。

约三年前，公司组建项目开发团队，决定用两个 360 度视频体验 VR 世界。360 视频在房地产行业常见，让用户沉浸于空间。虽无法操作物体，但用户可观察并从环境中学习。

一年多后，宝马报告所谓“大成果”：“真的通了，”Kopytin 说，“我们看到员工实际参与并完成模块，识别问题快多了。”

后续模块重训中，宝马看到持续进步，人们捕获了 XR 交付的内容。

从嵌入 360 视频起步，宝马拓展到所谓“VR 下一阶段”：设计和利用虚拟空间。成为 Tooling U-SME 虚拟制造实验室开发工作的测试者。

据 Kopytin 介绍：“想象学员做连接器测试或配合测试，现实中需要多台机器和巨大培训中心容纳大班。但利用虚拟空间，一班学员可有多人同时在 VR 体验中做同一活动。”

下一步是叠加 AR 并结合混合现实。宝马探索如何做作业指导、让工作更轻松。

“我们想与员工、学员互动，因为最终目标是交付合格未来员工，让他们沉浸培训、充分理解主题，无论以何种形式呈现，”Kopytin 总结。

了解 Tooling U-SME 及该网络研讨会详情，请访问 www.toolingu.com/resources/Watch-and-Listen，查找“Virtual, Augmented And Mixed Reality In Manufacturing Training Solutions”。