芯耀
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擴(kuò)增實(shí)境(AR)技術(shù)能為工廠的巡檢與設(shè)備維修工作增加效率。工廠人員可以配戴AR眼鏡，準(zhǔn)確依照畫面指示維修設(shè)備。工業(yè)AR為工廠增加機(jī)臺維修與巡檢的效率，除了遠(yuǎn)端資深人員能夠協(xié)助現(xiàn)場人員排除機(jī)臺問題，還能夠透過AR進(jìn)行教育訓(xùn)練，確保新進(jìn)人員能夠正確操作機(jī)臺。
AR硬體廠商透過開發(fā)簡單易用的眼鏡，期望降低工廠導(dǎo)入AR眼鏡的門檻，另有廠商提供簡便的掃描軟體，協(xié)助工廠端快速建立環(huán)境模型。預(yù)期未來工業(yè)AR將結(jié)合感測與影像辨識等功能，且在智慧化技術(shù)發(fā)展下，工廠透過AR優(yōu)化生產(chǎn)流程及設(shè)備維護(hù)工作，在提高生產(chǎn)效率的同時，強(qiáng)化工廠面對疫情等外部衝擊時的韌性。
AR協(xié)助巡廠/遠(yuǎn)端維修/教育訓(xùn)練
AR技術(shù)率先在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)酵，著重于設(shè)備檢修應(yīng)用，同時也能用于技術(shù)人員及醫(yī)療人員的教育訓(xùn)練。英錡科技營運(yùn)長增田麻言(圖1)觀察，AR在設(shè)備維修、維護(hù)的遠(yuǎn)距巡檢產(chǎn)業(yè)市場需求最為旺盛，加上產(chǎn)業(yè)受到新冠疫情影響，多數(shù)技術(shù)人員無法出國或者在國內(nèi)出差，因而加速AR應(yīng)用的進(jìn)程。常見的遠(yuǎn)端支援模式是廠商在公司總部設(shè)立支援中心，在其中安排資深的技術(shù)人員，由資深人員遠(yuǎn)端指導(dǎo)分散各處的現(xiàn)場技術(shù)人員，包含客戶或者當(dāng)?shù)鼐S修人員執(zhí)行遠(yuǎn)端支援。現(xiàn)場人員便能在配戴AR裝置的情況下，以解放雙手(Hands-free)形式，透過裝置取得遠(yuǎn)端人員的指示并直接著手檢修。
圖1 英錡科技營運(yùn)長增田麻言
技術(shù)傳承方面，傳產(chǎn)與製造業(yè)正面臨資深與新進(jìn)人員經(jīng)驗(yàn)銜接的問題，有些產(chǎn)業(yè)知識無法順利傳承，因此部分廠商安排由較有經(jīng)驗(yàn)的人員在公司據(jù)點(diǎn)做為指導(dǎo)者，全國各地的維修點(diǎn)則安排新進(jìn)人員，新進(jìn)人員便能透過AR裝置實(shí)際操作練習(xí)，或者在維修現(xiàn)場由資深人員提供教學(xué)指示，以進(jìn)行重要設(shè)備的維修。AR在醫(yī)療領(lǐng)域也能作為教學(xué)工具，醫(yī)學(xué)院學(xué)生、實(shí)習(xí)或新進(jìn)醫(yī)生在教育訓(xùn)練階段，可以配戴AR裝置，并使用替代材料來執(zhí)行虛實(shí)整合的手術(shù)演練。預(yù)期AR技術(shù)將在2023年發(fā)展更多工業(yè)或商用領(lǐng)域多元應(yīng)用，未來有機(jī)會結(jié)合影像功能，在倉庫中掃描所需物品的條碼，并顯示該物品的位置、提供取貨的路徑引導(dǎo)，協(xié)助倉儲人員檢貨。
參數(shù)科技資深技術(shù)經(jīng)理鄭景懋(圖2)提及，工廠的工作內(nèi)容繁多，AR需要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)，全面滿足設(shè)備維修、巡廠與新進(jìn)人員的教育訓(xùn)練的需求，才能在工廠內(nèi)完整應(yīng)用工業(yè)虛實(shí)整合技術(shù)。其中教育訓(xùn)練是工廠事務(wù)中對于虛實(shí)整合應(yīng)用需求較高的環(huán)節(jié)， 新進(jìn)人員透過AR能夠了解工廠機(jī)臺的外觀及內(nèi)部機(jī)構(gòu)的3D細(xì)節(jié)。在虛實(shí)互動的教學(xué)環(huán)境中，新進(jìn)人員能夠與虛擬的教學(xué)內(nèi)容互動，軟體也能為人員練習(xí)操作的成果評分，達(dá)到有效傳達(dá)教育訓(xùn)練內(nèi)容的目的。
圖2 參數(shù)科技資深技術(shù)經(jīng)理鄭景懋
目前歐洲已經(jīng)有化工廠透過AR協(xié)助巡檢工作，工廠巡檢人員可以在手持式或眼鏡等AR裝置中看到路線指引，以及路經(jīng)過程中所見的設(shè)備的數(shù)據(jù)。巡廠過程中所見的AR資訊透過LiDAR掃描空間，辨識相對位置后建立，也就是AR是賦予行動裝置有辨識空間、遠(yuǎn)近的眼睛，只要裝置具備LiDAR并下載掃描軟體，便能完成空間掃描。而AR裝置的選擇方面，現(xiàn)階段AR眼鏡由于內(nèi)建作業(yè)系統(tǒng)、運(yùn)算能力及電池，遇到無法實(shí)現(xiàn)輕量化并提高電源續(xù)航能力的問題，因此部分工業(yè)客戶傾向使用iPad 作為AR應(yīng)用的裝置，iPad相較市場上常見的AR眼鏡便宜、耐摔、功能多元，且具備防爆及防塵功能。
AR技術(shù)的普及與硬體成本及軟體技術(shù)的精準(zhǔn)度相關(guān)，增田麻言分析，工業(yè)客戶傾向採用功能簡單且價格可負(fù)擔(dān)的AR產(chǎn)品，現(xiàn)有市場上的AR裝置多是功能複雜且價格較高的大型AR頭盔，但是如果AR應(yīng)用要落地，對于現(xiàn)場工作人員而言，快速上手的設(shè)計(jì)才能降低新技術(shù)的導(dǎo)入瓶頸，以免因?yàn)閷W(xué)習(xí)使用產(chǎn)品所需的時間過長而降低工作效率。同時考量多數(shù)工廠都有慣用的系統(tǒng)、軟體與裝置，英錡科技便推出無按鈕且結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的AR眼鏡EzARGO，使用者只需要將產(chǎn)品連接原本使用的手機(jī)、平板或者筆電，就能透過熟悉的裝置操作EzARGO。
軟體精準(zhǔn)顯示/即時影像傳輸不可少
在遠(yuǎn)距檢修設(shè)備的情境下，軟體標(biāo)示的精準(zhǔn)度至關(guān)重要。工研院智慧機(jī)械科技中心組長羅佐良(圖3)說明，在工業(yè)應(yīng)用的情境中，AR透過圖形運(yùn)算與場景識別的技術(shù)，將現(xiàn)場環(huán)境的細(xì)節(jié)掃描并傳輸?shù)竭h(yuǎn)端，并將掃描資料比對遠(yuǎn)端電腦裡的數(shù)位模型，找出問題后再回傳到判斷結(jié)果或操作指示到AR裝置中，由AR裝置標(biāo)示真實(shí)場景裡需要維修的地方。因此虛擬環(huán)境中的定位點(diǎn)需要精準(zhǔn)對應(yīng)現(xiàn)場機(jī)器的操作位置，現(xiàn)場人員才能透過AR，順利依照遠(yuǎn)端人員的指示檢修設(shè)備。例如描述某個工件的變形狀況，變形資訊的AR內(nèi)容需要準(zhǔn)確對應(yīng)到實(shí)體環(huán)境相應(yīng)的工件上方，現(xiàn)場的機(jī)臺維修人員才能順利解決問題。因此AR的虛擬畫面跟真實(shí)畫面的定位是重要技術(shù)，但是AR顯示的準(zhǔn)確度越高，數(shù)值運(yùn)算花費(fèi)的時間越久，因此分析結(jié)果需要在即時性與精準(zhǔn)度之間取得平衡。而隨著硬體技術(shù)發(fā)展，裝置的算力將持續(xù)增加，可預(yù)見未來虛擬分析的效率與精準(zhǔn)度都會大幅提升。
圖3 工研院智慧機(jī)械科技中心組長羅佐良
另一方面，AR應(yīng)用與即時影像傳輸密不可分，現(xiàn)場狀況需要在微秒以內(nèi)顯示，以確?，F(xiàn)場端與遠(yuǎn)距人員所見的資訊一致。以工研院在臺中的智慧製造技術(shù)驗(yàn)證場域?yàn)槔?，該場域?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/5G/">5G環(huán)境下測試AR系統(tǒng)可以順利運(yùn)作，傳輸即時且高畫質(zhì)的AR影像。如果工廠的網(wǎng)路環(huán)境是4G或Wi-Fi，AR系統(tǒng)還是可以運(yùn)作，但是影像的解析度可能較低，或者可能出現(xiàn)傳輸延遲的問題。除了網(wǎng)路環(huán)境，規(guī)畫導(dǎo)入AR技術(shù)的工廠內(nèi)的機(jī)臺必須具備聯(lián)網(wǎng)能力，才能傳輸訊號供遠(yuǎn)端人員診斷機(jī)臺問題，因此網(wǎng)路環(huán)境與物聯(lián)網(wǎng)是導(dǎo)入AR系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
工業(yè)AR將結(jié)合AI
未來AR技術(shù)的普及需要整合週邊技術(shù)、發(fā)展無線影像傳輸、強(qiáng)化電池續(xù)航并結(jié)合人工智慧(AI)，增田麻言指出，首先AR裝置將會整合微型化鏡頭與感測相關(guān)技術(shù)，為工業(yè)應(yīng)用提供更完整的功能。其次，手機(jī)、平板等裝置與AR眼鏡之間的影像傳輸，現(xiàn)階段為了追求穩(wěn)定性，多數(shù)採用有線傳輸，未來會朝向無線化發(fā)展。第三是電池技術(shù)，縮小電池、降低AR眼鏡的功耗、提升能源使用效率，有助于大幅提升AR眼鏡的實(shí)用性。當(dāng)硬體技術(shù)發(fā)展成熟后，控制硬體的核心也是AR普及的關(guān)鍵。未來AR眼鏡主要的運(yùn)算核心可能不再來自外接的手機(jī)或電腦， 而是使用云端運(yùn)算，搭配不同平臺運(yùn)作。未來的工業(yè)AR不會只用于顯示，而會活用AI 技術(shù)，增加不同的功能與使用彈性。
工業(yè)在智慧製造的大方向下，工業(yè)AR 勢必朝向智慧化發(fā)展。鄭景懋認(rèn)為，未來工業(yè)AR將會結(jié)合AI與空間運(yùn)算(Spatial Computing)的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)自動辨識跟偵測功能。觀察各國的工業(yè)AR應(yīng)用速度，發(fā)展最快的是歐洲，接著依序?yàn)槊绹皝喼?。歐洲的汽車與化工等產(chǎn)業(yè)對AR技術(shù)的接受度較高，推測推測虛實(shí)整合技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用機(jī)會較多且成效明顯。而中國臺灣的產(chǎn)業(yè)，尚需要建立更完整的數(shù)位化跟資訊化基礎(chǔ)，AR等新技術(shù)較能普及。
現(xiàn)階段工業(yè)AR的應(yīng)用尚在導(dǎo)入初期，工廠透過操作簡單的AR眼鏡或現(xiàn)有的行動裝置導(dǎo)入AR，應(yīng)用于巡廠、遠(yuǎn)距機(jī)臺檢修與教育訓(xùn)練。工業(yè)AR應(yīng)用若要邁向普及，工廠需要先建立完善的網(wǎng)路傳輸環(huán)境，確保影像傳輸?shù)募磿r性。此外，AR需要結(jié)合感測、物件辨識與AI等技術(shù)，并且克服電力續(xù)航問題，以增加應(yīng)用的彈性。預(yù)期產(chǎn)業(yè)在疫情衝擊后，多數(shù)業(yè)界廠商逐漸接受遠(yuǎn)距工作與自動化帶來的效率優(yōu)勢，因此即便疫情走向穩(wěn)定，工業(yè)自動化與遠(yuǎn)距工作模式都已經(jīng)是不可逆的趨勢。
