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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(tái)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(chǎng)人員排除機(jī)臺(tái)問(wèn)題，還能夠透過(guò)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(tái)。
AR硬體廠商透過(guò)開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)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(jiǎn)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(lái)工業(yè)AR將結(jié)合感測(cè)與影像辨識(shí)等功能，且在智慧化技術(shù)發(fā)展下，工廠透過(guò)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(shí)，強(qiáng)化工廠面對(duì)疫情等外部衝擊時(shí)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(shí)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(yíng)運(yùn)長(zhǎng)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(chǎng)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(wú)法出國(guó)或者在國(guó)內(nèi)出差，因而加速AR應(yīng)用的進(jìn)程。常見(jiàn)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(chǎng)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?，F(xiàn)場(chǎng)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(guò)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(yíng)運(yùn)長(zhǎng)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(wèn)題，有些產(chǎn)業(yè)知識(shí)無(wú)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(guó)各地的維修點(diǎn)則安排新進(jìn)人員，新進(jìn)人員便能透過(guò)AR裝置實(shí)際操作練習(xí)，或者在維修現(xiàn)場(chǎng)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(lái)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(lái)有機(jī)會(huì)結(jié)合影像功能，在倉(cāng)庫(kù)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(cāng)儲(chǔ)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(duì)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(guò)AR能夠了解工廠機(jī)臺(tái)的外觀及內(nèi)部機(jī)構(gòu)的3D細(xì)節(jié)。在虛實(shí)互動(dòng)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(dòng)，軟體也能為人員練習(xí)操作的成果評(píng)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(guò)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(guò)程中所見(jiàn)的設(shè)備的數(shù)據(jù)。巡廠過(guò)程中所見(jiàn)的AR資訊透過(guò)LiDAR掃描空間，辨識(shí)相對(duì)位置后建立，也就是AR是賦予行動(dòng)裝置有辨識(shí)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(wú)法實(shí)現(xiàn)輕量化并提高電源續(xù)航能力的問(wèn)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(chǎng)上常見(jiàn)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(cǎi)用功能簡(jiǎn)單且價(jià)格可負(fù)擔(dān)的AR產(chǎn)品，現(xiàn)有市場(chǎng)上的AR裝置多是功能複雜且價(jià)格較高的大型AR頭盔，但是如果AR應(yīng)用要落地，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)而降低工作效率。同時(shí)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(wú)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(guò)熟悉的裝置操作EzARGO。
軟體精準(zhǔn)顯示/即時(shí)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(zhǎng)羅佐良(圖3)說(shuō)明，在工業(yè)應(yīng)用的情境中，AR透過(guò)圖形運(yùn)算與場(chǎng)景識(shí)別的技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng)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(duì)遠(yuǎn)端電腦裡的數(shù)位模型，找出問(wèn)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(chǎng)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(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器的操作位置，現(xiàn)場(chǎng)人員才能透過(guò)AR，順利依照遠(yuǎn)端人員的指示檢修設(shè)備。例如描述某個(gè)工件的變形狀況，變形資訊的AR內(nèi)容需要準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)到實(shí)體環(huán)境相應(yīng)的工件上方，現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)臺(tái)維修人員才能順利解決問(wèn)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(shí)間越久，因此分析結(jié)果需要在即時(shí)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(jiàn)未來(lái)虛擬分析的效率與精準(zhǔn)度都會(huì)大幅提升。
圖3 工研院智慧機(jī)械科技中心組長(zhǎng)羅佐良
另一方面，AR應(yīng)用與即時(shí)影像傳輸密不可分，現(xiàn)場(chǎng)狀況需要在微秒以內(nèi)顯示，以確?，F(xiàn)場(chǎng)端與遠(yuǎn)距人員所見(jiàn)的資訊一致。以工研院在臺(tái)中的智慧製造技術(shù)驗(yàn)證場(chǎng)域?yàn)槔?，該?chǎng)域在5G環(huán)境下測(cè)試AR系統(tǒng)可以順利運(yùn)作，傳輸即時(shí)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(wèn)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(tái)必須具備聯(lián)網(wǎng)能力，才能傳輸訊號(hào)供遠(yuǎn)端人員診斷機(jī)臺(tái)問(wèn)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(lái)AR技術(shù)的普及需要整合週邊技術(shù)、發(fā)展無(wú)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(huì)整合微型化鏡頭與感測(cè)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(cǎi)用有線傳輸，未來(lái)會(huì)朝向無(wú)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(lái)AR眼鏡主要的運(yùn)算核心可能不再來(lái)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(tái)運(yùn)作。未來(lái)的工業(yè)AR不會(huì)只用于顯示，而會(huì)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(shì)必朝向智慧化發(fā)展。鄭景懋認(rèn)為，未來(lái)工業(yè)AR將會(huì)結(jié)合AI與空間運(yùn)算(Spatial Computing)的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)辨識(shí)跟偵測(cè)功能。觀察各國(guó)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?guó)及亞洲。歐洲的汽車與化工等產(chǎn)業(yè)對(duì)AR技術(shù)的接受度較高，推測(cè)推測(cè)虛實(shí)整合技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用機(jī)會(huì)較多且成效明顯。而中國(guó)臺(tái)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(guò)操作簡(jiǎn)單的AR眼鏡或現(xiàn)有的行動(dòng)裝置導(dǎo)入AR，應(yīng)用于巡廠、遠(yuǎn)距機(jī)臺(tái)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(shí)性。此外，AR需要結(jié)合感測(cè)、物件辨識(shí)與AI等技術(shù)，并且克服電力續(xù)航問(wèn)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(dòng)化帶來(lái)的效率優(yōu)勢(shì)，因此即便疫情走向穩(wěn)定，工業(yè)自動(dòng)化與遠(yuǎn)距工作模式都已經(jīng)是不可逆的趨勢(shì)。
