传统上，人们在工厂里戴护目镜和其他类型的安全眼镜并不罕见。但是，一种新的可穿戴设备在流水线上越来越流行。

嵌入混合现实技术的下一代眼镜使人们能够利用工厂地板上额外的感官感知能力。这让他们比以往任何时候都更有效率、更有成效地工作。

最常见的应用之一是增强现实（AR），这是一种通过计算机生成的感知信息（包括视觉、听觉和触觉）来“增强”现实世界中的对象的技术。AR的主要价值在于它将数字世界的组成部分带入了人们对现实世界的感知中。

但是，AR可以做的不仅仅是显示数据。它可以包括被认为是环境的自然部分的沉重感觉。厂家可以使用AR设计装配线，改善厂房布局，培养新员工，检查产品的缺陷，简化物料处理，并在车间的任何地方提供无纸工作说明。

制造执行系统软件的领先供应商Plex Systems Inc.的首席技术官杰里•福斯特(Jerry Foster)说:“AR技术可以直接在工人的视野内叠加工作说明或安全提示。”“它可以引导他们完成复杂的过程。

福斯特指出：“AR只需查看机器、工作站或设备上的关键数据和指标，就可以向员工显示这些数据。”而且，它可以提供一个测试空间，而不会损坏物理财产或危及员工。”

增强现实应用程序是几年前在几家大型制造商开始的。随着技术的成熟和成本的降低，越来越多的公司在智能工厂中使用AR技术。

Stratus Technologies负责业务线管理的副总裁杰森•安德森（Jason Andersen）表示：“增强现实技术对如今的制造商有两大好处。”首先是操作员培训。”AR软件可以减少培训时间，提高安全性，更容易传递机构知识。

Andersen表示:“AR技术还可以帮助运营商完成复杂的组装任务。”“如果你正在执行一个过程，而获得关于产品已经完成的步骤的数据有一些好处，那么应该会提高生产率。”

“几家大型制造商已经走在了将AR技术应用于工厂的最前沿，”哈里斯堡大学高级制造副教授查尔斯·希洛博士补充道。“洛克希德·马丁公司正在用它进行培训;卡特彼勒和三菱电气正在使用AR进行维护;迪尔公司正在将该技术用于组装应用。”

“增强现实是现实世界和计算机生成环境的融合，”电子制造服务提供商Morey公司工程总监Mike Moran说这些环境包括你通常在特定时间和地点体验到的一切，以及由视觉、听觉和触觉元素（如触觉反馈）组成的覆盖层。

Moran解释道:“通常情况下，AR用户会戴上一副眼镜或护目镜，提供透明的视觉功能，并将其与周围的真实环境相结合。”“通常，这些设备会通过使用耳塞提供同步的音频提示来补充增强的视觉环境，从而进一步增强感官。”

“很多人一听到增强现实这个词，就会想到虚拟现实或沉浸式电子游戏，”Moran说。“就AR到底是什么、能做什么而言，这与事实相差太远了。”

“Augmented reality is the overarching term that describes a user experience that enhances the user’s real world with contextually relevant digital information,” adds Jay Kim, chief strategy officer at Upskill, a company that provides AR software for companies such as Boeing, General Electric, Lockheed Martin and Schneider Electric. “Within augmented reality, two common spectrums of experiences exist for industrial environments: assisted reality and mixed reality.

“辅助现实以非沉浸式的2D格式提供与背景相关的数字信息，”Kim说图像不会注册到对象，并且视觉效果不会根据用户的位置或视野而改变。

“这种体验类似于汽车挡风玻璃或战斗机上的平视显示器，提供可浏览的信息，以帮助用户执行手头的任务，”Kim指出。常见的信息来源包括文本、图像、工程图纸、符号和视频。

混合现实是将物理世界和数字世界在可穿戴耳机中混合，产生沉浸式和3D用户体验，充分了解环境。

“在混合现实中，体验是2D、3D还是两者兼而有之是没有限制的，”Kim说数字信息可以连接到现实世界中的对象，并且可以保持或跟随用户的移动。

Kim解释说:“提供给用户体验的常见信息来源包括辅助现实所能提供的所有信息，加上3D模型、原生形式的工程图纸和原理图、高保真视频和基于pdf的工作说明。”

与流行的信念相反，增强现实与虚拟现实（VR）相同，这与视频游戏用户很受欢迎。

莫兰说：“虽然虚拟现实技术完全沉浸其中，但它忽略了对（装配线）操作至关重要的现实环境。”考虑一下
能够看到和听到与你在特定环境中看到的任何东西相关的信息和指令。这只有在AR领域才有可能实现，并且可以提供破坏性能力，以提高现实世界工作和业务的效率。”

“在虚拟现实中，用户正在沉浸在一个完全不同的现实中，这与物理世界不同，”Coverix Inc.的业务发展主任Liliya Pautova在专门从事工作指导软件的公司。“因此，使用情况完全不同。当人们正在做事时，可以部署AR和辅助现实，例如组装产品。VR只能部署在人工设置中进行培训和设计。“

AR在智能工厂中的作用

根据许多专家的说法，增强现实是智能工厂最重要的元素之一，资产正变得越来越智能化和跨学科连接。运营智能工厂的制造商可以使用AR指导员工完成生产周期，并验证装配任务是否正确执行。

“智能工厂是AR应用的终极环境，”莫兰说。“当所有工厂都配备了传感器和自动化设备时，工人可以获得的数据和分析量几乎是无穷无尽的。

Moran声称：“能够以上下文相关的方式将环境条件、库存水平、过程状态、装配错误数据、利用率和吞吐量指标联系在一起（在你看或走的地方），可以在任何给定的时间点和地点对工厂绩效产生前所未有的认识。”。

“AR是智能工厂的一个重要组成部分，”埃森哲和微软的合资企业Avanade的北美Dynamics 365现场服务负责人Dan Cefaratti补充道。确保机器满负荷运转意味着很少或没有停机时间，不会对生产过程造成任何中断或相关问题。

Cefarati解释说：“支持AR的设备总是连接在一起的，这意味着它们可以在工厂环境中从物联网（IoT）传感器获取数据，提供输入和分析，从而实现实时决策。”这些设备还可用于扫描机器上的各种标记，以显示手册、诊断或与安全协议集成。”

CGS是一家专门从事增强现实应用的软件公司，该公司负责全球产品管理和客户成功的副总裁Ajay Chidrawar说:“AR可以应用于智能工厂的许多不同领域，比如产品设计和开发、装配线、物流、仓储、设备维护和支持。”

“有了物联网传感器和扫描仪，每分钟都会产生大量的数据，”Chidrawar说这些数据可以上传到云端，实时处理，并直接传递给工厂内任何地方的工人和经理，以提供见解并帮助他们做出更好的决策。

Chidrawar指出：“AR可以利用这类信息，并将其覆盖到工人正在做的事情中，无论是在装配线上还是在仓库中。”。有了增强现实技术，员工可以随时了解自己的实际情况，而不必笨手笨脚地使用手持纸张或设备。他们不需要带着沉重的手册穿过工厂，也不需要在平板电脑屏幕和机器之间来回扫视。他们一眼就能收到免提的上下文信息。

“AR in a smart factory setting offers the opportunity to deliver information to a worker at just the right moment, so they don’t have to interrupt the flow of their work to refer to devices,” says Hilary Dixon, a user experience designer at Nerdery, a digital consultancy that works with manufacturers. “It adds efficiency and reduces friction.

迪克森说:“增强现实技术还可以促进人们在物理空间中更清晰地交流。”“例如，工程师可以佩戴全息透镜，同事可以通过平板电脑查看工作，帮助他们解决问题。”

“AR通过使[员工]结合人工智能，数据分析和数码双胞胎等技术的额外智能，在智能工厂中发挥着关键作用，”upskill的金“。“AR可以被视为智能工厂技术的延伸到劳动力，使人们能够与他们周围的智能基础设施互动。

Kim说:“在智能工厂，物联网传感器和机器可以实时报告从制造设备到产品的一切状态，并提供关于何时需要做什么的见解。”“增强现实技术使人们能够确保每次工作都能正确执行，而不会浪费时间浏览繁琐的纸质流程和说明。”

基本元素

增强现实技术需要几种类型的硬件和软件组件。硬件通常由可穿戴设备组成，如智能眼镜或耳机。不过，它也可以包括智能手机和平板电脑。

“对于组装线应用程序，AR软件通常由设备本身上运行的组件组成，该组件可提供最适合任务的用户体验，以及将用户体验与供电的内容连接的服务层组件。，“Kim说。

“在一个装配环境中，这通常是一组工作指令，工程图或清单，以帮助动手工人，”金势指出。“该软件可以使用平台或从头开始构建。”

“所需的软件取决于您计划如何解决用例，”Plex Systems的Foster补充道就像在常规的web和软件应用程序中一样，您可以购买解决方案或构建自己的解决方案。

“如果您购买解决方案，该软件将由提供商提供，”福斯特说。“但是，如果您计划进行任何内部开发，您需要使用专用的增强现实工具包，例如流行的Unity平台。”

Kim补充道:“撇开硬件和软件不谈，要创造最佳的增强现实体验，通常还需要基本的基础设施。”“良好的Wi-Fi连接很好，尽管不是必需的。但是，设备需要在某个地方建立与生产执行系统的连接。

“设备安全通常很重要，”Kim警告说移动设备管理系统（如AirWatch）通常用于保护在AR硬件上运行的设备和应用程序。”

制造工程师可以为AR应用选择几种类型的硬件，包括全套耳机，如微软的HoloLens，以及智能眼镜，如谷歌的Glass。

HoloLens已经上市好几年了，微软最近推出了一个名为HoloLens 2的新版本。这款轻巧的设备具有独立的电脑和Wi-Fi连接功能。

福特汽车公司(Ford Motor Co.)是最早在底特律附近的生产研发实验室使用全息透镜的制造商之一。这家汽车制造商预计HoloLens 2会有更多的应用。

福特公司的人类系统和虚拟制造技术专家马蒂•斯米茨说:“第二次迭代是令人兴奋的，因为它将横向视野扩大了一倍多，达到52度。”“HoloLens 2的电池寿命和空间跟踪特征的准确性也得到了提高。它同时对环境进行定位和测绘。”

今年早些时候，PTC公司发布了支持hololens2的新AR软件。

PTC执行副总裁Mike Campbell声称：“Vuforia解决方案为工业客户提供了一种高效的交互方式，利用HoloLens 2的新手势、语音增强和跟踪功能，无需大量编程或昂贵的定制设计师。”。

“工业空间中AR的关键价值驱动因素之一正在通过免提程序指导和指导提高工人效率，”坎贝尔解释说。“Vuforia Studio的高效AR创作环境和Hololens 2可用性和舒适性增强是制造商的赢得组合。”

智能眼镜是另一种选择，在知情的现实应用中特别受欢迎。它们给人一种感觉，就像在你的眼镜上内置了一个小屏幕，无论你去哪里。

市场上最早的设备之一是由Alphabet公司（Google）的子公司X Development LLC开发的。玻璃企业版具有平视显示器，易于使用。智能眼镜已被AGCO、GE和大众等制造商用于装配线应用。

爱科位于明尼苏达州杰克逊市的最先进工厂，装配了多种Challenger和Massey Ferguson农用拖拉机，已经使用玻璃三年了。汇编程序2017年度最佳组装工厂戴上这个轻巧的设备，可以扫描机器的序列号，立即调出他们可能需要的手册、照片或视频，以便制作高混合度的产品。此外，员工可以使用语音命令来记录笔记，并把它们留给下一个轮班工人，从而实现更无缝的转移，并提高生产率。

汇编人员在开始每项任务时都会说：“好的，玻璃，继续。”或者，他们可以沿着框架的右侧滑动，继续下一个图像。装配步骤或质量检查表出现在小屏幕的右上角。

玻璃告诉他们需要什么样的螺栓，使用哪种紧固工具，需要多少扭矩。如果他们遇到问题，比如损坏的零件，员工可以拍照并寻求帮助。

Proceedix的Pautova声称：“在工业领域，智能眼镜比移动技术有两个独特的优势。”当你需要免提工作时，它们是最好的设备。在建立远程协助的视频流会话时，嵌入式摄像头还完美地捕捉佩戴者的视角。

“平视智能眼镜使用方便，已经成为一项成熟的技术，”帕托瓦解释说。“它们可以通过手势或语音命令进行控制，实现真正的免提工作。”在AGCO，我们的作业指导软件提高了装配过程的效率、质量和安全性。”

此外还有几种可替代“眼镜”的产品，包括Vuzix Corp.的Blade和M300XL。Vuzix Corp.在上世纪90年代末开创了增强现实技术，当时该公司为美国军方开发了产品。如今，该公司为空客(Airbus)和迪尔(Deere)等制造商提供轻型产品，这些产品设计成可以在装配线上整天佩戴。

Blade就像一副太阳镜，但采用了波导专利技术。它具有集成的智能显示屏，为用户提供类似全息图的视觉体验。图像被投射到眼镜的镜片上，是透明的，因此佩戴者的视野不受显示器的限制。汇编程序可以同时感知环境中正在发生的事情。

Vuzix总裁兼首席执行官Paul Travers声称：“Blade提供了真实世界的自然视图，同时允许简单地查看和交互管理AR内容。”它采用透明光学设计，覆盖视觉信息。”

Vuzix的最新产品是M300XL。它的框架可以调整为左眼或右眼使用；戴在安全帽、头带或安全眼镜上；戴着处方眼镜或者根本不戴眼镜。这款智能眼镜采用Android操作系统和1600万像素摄像头，用户可以快速扫描条形码。

在AR硬件市场上，RealWear公司是一家相对较新的公司。它提供了一款坚固耐用、免提的Android设备，名为HMT-1，在公用事业和石油天然气行业的现场应用中很受欢迎。

HMT-1重350克，即使在极端噪音、温度和黑暗的环境下，人们也能按照工作说明、观看视频或与专家沟通。一个可调节的吊杆装有一个单眼显示器，相对于眼睛，它看起来像一个7英寸的显示器。

RealWear首席执行官安迪·洛维里（Andy Lowery）说：“这款设备可以用来播放视频、查看工作指令或实时增强员工的工作环境。”HMT-1适用于远程视频协作、技术文档、工业物联网、数据可视化、组装和维护说明，是工人在恶劣嘈杂环境中完成工作的更安全、更快和更智能的方式。

“HMT-1比HoloLens提供了更多的实用性，”几年前创建RealWear的雷神公司前工程师Lowery说自去年发射以来，HMT-1在市场上广受欢迎。我们努力将重点放在用户体验和免提界面上，因此人们不需要做手势、按按钮或刷卡。”

HMT-1和其他流行的AR设备，如Glass、HoloLens和M300，与Ubimax公司开发的软件兼容。它的前线平台围绕四个产品设计：xPick（通过视觉拾取）、xMake（引导装配）、xInspect（引导检查）和xAssist（远程支持）。

“这些基础产品已经无缝集成到一个完整的端到端的Frontline解决方案平台，解决了此前困扰可穿戴技术市场的部署、技术集成和运营管理低效问题，”Ubimax美洲公司总裁珀西•斯托克表示。

斯托克表示:“与微软(Microsoft)推出Office时的技术飞跃类似，‘前线’是一个统一的平台，供(制造商)通过向前线员工部署可穿戴计算技术来获得竞争优势。”

其他生产AR硬件的公司包括DAQRI（智能眼镜和Workssense）、Magic Leap（Magic Leap One）、Sony（SmartEyeglass）和Toshiba（dynaEdge）。

底线利益

实施增强现实技术的制造商声称，这种技术具有众多的竞争优势。AR的三大好处包括：

• 它可以让工人保持不动手与持续的信息流，使他们可以更有效地完成他们的任务，准确和安全。
• 它将智能工厂与员工联系起来，并从他们的角度获取见解，从而实现更智能的运营和生产计划。
• 它推动了吞吐量、首次质量率、劳动力利用率和合规性的提高。

莫雷公司的莫兰表示:“增强现实技术可以在制造业的几个领域发挥重要作用。”“其中一个关键应用是在使用虚拟设备的模拟环境中培训工厂工人。看到这个虚拟环境并与之互动类似于实际的培训，而不需要为培训活动分配真正的、产生收入的机制。

莫兰指出：“另一个关键领域是辅助操纵和分析穿过一条线的物体。”例如，工人在查看特定机器时，可以通过液位指示器指示组件卷盘上的低液位。同样，在目视检查过程中，员工可能会被告知部件方向不正确。

“通过让人们能够看到上游和下游发生了什么，装配操作可以大大增强，”莫兰声称实际上，这种意识给了工人一种联系在一起的感觉，而不需要离开他们的岗位，这反过来又会提高生产力。”

“增强现实为制造商提供了更清晰的商业”流程“，”ECI软件解决方案的制造部长Jeff Ralyea在杰夫Ralyea加入。“它允许制造商比以前的方法更快，更高效地完成流程。”

传统上，生产操作都是手工收集数据，造成延迟和错误的沟通。现在，随着数据捕获解决方案的普及和AR的出现，复杂的过程，特别是那些围绕装配的过程，正通过精确数据的可访问性和实时可见性而变得更简单。

斑马科技公司（Zebra Technologies Corp.）供应链解决方案主管马克·惠勒（Mark Wheeler）声称：“一线员工的工作效率更高，所需培训更少，因为他们有能力在需要的时间和地点获取知识和利用知识。”。

惠勒说:“由于对零件如何维护、交付和组装的了解越来越深入，工人现在可以对自己的任务负责，决策者也能够做出调整。”从这个意义上说，随着时间的推移，数据和增强现实技术将使制造商变得更加智能。

Wheeler解释说:“增强现实技术可以帮助制造商通过实时获取数据并采取行动来提高生产率和简化装配操作。”“特别是对于装配操作，AR可以概述正确的事件顺序供装配者参考，最大限度地减少错误风险，提高整体效率。”

AR起作用

增强现实正在改变一些工业组织今天的运作方式。它将员工与关键信息联系起来，让他们实时完成工作，同时提高生产率、质量和效率。

Upskill公司的Kim表示:“通过消除基于纸张的指令，并将员工与数字记录来源连接起来，装配操作得以简化，从而大大简化了变更管理和执行标准工作。”“航空航天、汽车、生命科学和电信行业的公司已经意识到了AR的好处，并开始大规模部署(这项技术)。”

在AR领域处于领先地位的制造商之一是AGCO。它在明尼苏达州杰克逊的工厂谷歌眼镜可穿戴技术的早期采用者，取得了令人瞩目的成绩。

能够获得质量、组装和油漆准备方面的指令，减少了加工时间，减少了缺陷，并减少了培训成本。AGCO的检查次数减少了30%以上，生产时间减少了25%，员工培训速度提高了300%。

“玻璃作为一种解决方案，使员工的工作更容易，更安全，同时为我们的产品和流程推动更高的质量，”商业流程改进主任Peggy Gulick解释道。“到底，我们已经完成了两者。

“我们发现使用玻璃的最大价值是在装配和质量领域，通过方便快捷的免提方式获取装配产品所需的说明和清单。

“此外，我们发现带着智能眼镜训练是一个大满贯，”Gulick说。新产品发布和新员工培训都很容易管理和审核。

Gulick指出:“使用谷歌眼镜，员工可以更快地接受跨职能操作方面的培训，将平均学习时间从10天缩短到3天。”“我们知道智能眼镜是一种精益工具，而不是行业要求或酷元素，因此我们已经将处理时间减少了30%，新员工和跨职能员工培训时间减少了50%。”

波音是另一家看好AR技术的大型制造商。它已经部署了智能眼镜和Upskill的天窗平台，用于配线线束应用。有了AR，波音公司能够降低错误率，并将生产时间缩短25%。

“在飞机上安装电线是一项复杂的任务，没有错误的余地，”波音公司研究和技术助理技术研究员保罗·戴维斯说这就是为什么（我们实施）增强现实作为一种解决方案，让技术人员在眼前看到实时、免提、交互式的3D布线图。”

“在工业环境中工作的人在那种环境中有很多分心，并且有很多数据来思考和过程，”戴维斯注意到了。“传统上，技术人员必须看看并解释一个二维20英尺长的绘图并在他们的脑海中构建该图像并基于这种心理模型来加线。

戴维斯指出：“通过使用增强现实技术，（组装人员）可以很容易地看到飞机机身的电线走向。”他们可以在飞机周围漫游，在周围环境中看到全深度的布线效果图，并且可以免提访问说明。

戴维斯说:“我们的理论研究表明，与在飞机上使用2D信息相比，初次使用的质量提高了90%，完成一项工作的时间减少了30%。”