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擴增實境(AR)技術能為工廠的巡檢與設備維修工作增加效率。工廠人員可以配戴AR眼鏡，準確依照畫面指示維修設備。工業(yè)AR為工廠增加機臺維修與巡檢的效率，除了遠端資深人員能夠協(xié)助現(xiàn)場人員排除機臺問題，還能夠透過AR進行教育訓練，確保新進人員能夠正確操作機臺。
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。預期未來工業(yè)AR將結合感測與影像辨識等功能，且在智慧化技術發(fā)展下，工廠透過AR優(yōu)化生產(chǎn)流程及設備維護工作，在提高生產(chǎn)效率的同時，強化工廠面對疫情等外部衝擊時的韌性。
AR協(xié)助巡廠/遠端維修/教育訓練
AR技術率先在工業(yè)領域發(fā)酵，著重于設備檢修應用，同時也能用于技術人員及醫(yī)療人員的教育訓練。英錡科技營運長增田麻言(圖1)觀察，AR在設備維修、維護的遠距巡檢產(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)技術人員無法出國或者在國內(nèi)出差，因而加速AR應用的進程。常見的遠端支援模式是廠商在公司總部設立支援中心，在其中安排資深的技術人員，由資深人員遠端指導分散各處的現(xiàn)場技術人員，包含客戶或者當?shù)鼐S修人員執(zhí)行遠端支援?，F(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，透過裝置取得遠端人員的指示并直接著手檢修。
圖1 英錡科技營運長增田麻言
技術傳承方面，傳產(chǎn)與製造業(yè)正面臨資深與新進人員經(jīng)驗銜接的問題，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)驗的人員在公司據(jù)點做為指導者，全國各地的維修點則安排新進人員，新進人員便能透過AR裝置實際操作練習，或者在維修現(xiàn)場由資深人員提供教學指示，以進行重要設備的維修。AR在醫(yī)療領域也能作為教學工具，醫(yī)學院學生、實習或新進醫(yī)生在教育訓練階段，可以配戴AR裝置，并使用替代材料來執(zhí)行虛實整合的手術演練。預期AR技術將在2023年發(fā)展更多工業(yè)或商用領域多元應用，未來有機會結合影像功能，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，協(xié)助倉儲人員檢貨。
參數(shù)科技資深技術經(jīng)理鄭景懋(圖2)提及，工廠的工作內(nèi)容繁多，AR需要結合物聯(lián)網(wǎng)，全面滿足設備維修、巡廠與新進人員的教育訓練的需求，才能在工廠內(nèi)完整應用工業(yè)虛實整合技術。其中教育訓練是工廠事務中對于虛實整合應用需求較高的環(huán)節(jié)， 新進人員透過AR能夠了解工廠機臺的外觀及內(nèi)部機構的3D細節(jié)。在虛實互動的教學環(huán)境中，新進人員能夠與虛擬的教學內(nèi)容互動，軟體也能為人員練習操作的成果評分，達到有效傳達教育訓練內(nèi)容的目的。
圖2 參數(shù)科技資深技術經(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)、運算能力及電池，遇到無法實現(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技術的普及與硬體成本及軟體技術的精準度相關，增田麻言分析，工業(yè)客戶傾向採用功能簡單且價格可負擔的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應用要落地，對于現(xiàn)場工作人員而言，快速上手的設計才能降低新技術的導入瓶頸，以免因為學習使用產(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構堅固的AR眼鏡EzARGO，使用者只需要將產(chǎn)品連接原本使用的手機、平板或者筆電，就能透過熟悉的裝置操作EzARGO。
軟體精準顯示/即時影像傳輸不可少
在遠距檢修設備的情境下，軟體標示的精準度至關重要。工研院智慧機械科技中心組長羅佐良(圖3)說明，在工業(yè)應用的情境中，AR透過圖形運算與場景識別的技術，將現(xiàn)場環(huán)境的細節(jié)掃描并傳輸?shù)竭h端，并將掃描資料比對遠端電腦裡的數(shù)位模型，找出問題后再回傳到判斷結果或操作指示到AR裝置中，由AR裝置標示真實場景裡需要維修的地方。因此虛擬環(huán)境中的定位點需要精準對應現(xiàn)場機器的操作位置，現(xiàn)場人員才能透過AR，順利依照遠端人員的指示檢修設備。例如描述某個工件的變形狀況，變形資訊的AR內(nèi)容需要準確對應到實體環(huán)境相應的工件上方，現(xiàn)場的機臺維修人員才能順利解決問題。因此AR的虛擬畫面跟真實畫面的定位是重要技術，但是AR顯示的準確度越高，數(shù)值運算花費的時間越久，因此分析結果需要在即時性與精準度之間取得平衡。而隨著硬體技術發(fā)展，裝置的算力將持續(xù)增加，可預見未來虛擬分析的效率與精準度都會大幅提升。
圖3 工研院智慧機械科技中心組長羅佐良
另一方面，AR應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，以確保現(xiàn)場端與遠距人員所見的資訊一致。以工研院在臺中的智慧製造技術驗證場域為例，該場域在5G環(huán)境下測試AR系統(tǒng)可以順利運作，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)畫導入AR技術的工廠內(nèi)的機臺必須具備聯(lián)網(wǎng)能力，才能傳輸訊號供遠端人員診斷機臺問題，因此網(wǎng)路環(huán)境與物聯(lián)網(wǎng)是導入AR系統(tǒng)的基礎。
工業(yè)AR將結合AI
未來AR技術的普及需要整合週邊技術、發(fā)展無線影像傳輸、強化電池續(xù)航并結合人工智慧(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技術，為工業(yè)應用提供更完整的功能。其次，手機、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，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眼鏡的實用性。當硬體技術發(fā)展成熟后，控制硬體的核心也是AR普及的關鍵。未來AR眼鏡主要的運算核心可能不再來自外接的手機或電腦， 而是使用云端運算，搭配不同平臺運作。未來的工業(yè)AR不會只用于顯示，而會活用AI 技術，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。鄭景懋認為，未來工業(yè)AR將會結合AI與空間運算(Spatial Computing)的方向發(fā)展，實現(xiàn)自動辨識跟偵測功能。觀察各國的工業(yè)AR應用速度，發(fā)展最快的是歐洲，接著依序為美國及亞洲。歐洲的汽車與化工等產(chǎn)業(yè)對AR技術的接受度較高，推測推測虛實整合技術在汽車產(chǎn)業(yè)的應用機會較多且成效明顯。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，AR等新技術較能普及。
現(xiàn)階段工業(yè)AR的應用尚在導入初期，工廠透過操作簡單的AR眼鏡或現(xiàn)有的行動裝置導入AR，應用于巡廠、遠距機臺檢修與教育訓練。工業(yè)AR應用若要邁向普及，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需要結合感測、物件辨識與AI等技術，并且克服電力續(xù)航問題，以增加應用的彈性。預期產(chǎn)業(yè)在疫情衝擊后，多數(shù)業(yè)界廠商逐漸接受遠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)自動化與遠距工作模式都已經(jīng)是不可逆的趨勢。
