788
扩增实境(AR)技术能为工厂的巡检与设备维修工作增加效率。工厂人员可以配戴AR眼镜，准确依照画面指示维修设备。工业AR为工厂增加机台维修与巡检的效率，除了远端资深人员能够协助现场人员排除机台问题，还能够透过AR进行教育训练，确保新进人员能够正确操作机台。
AR硬体厂商透过开发简单易用的眼镜，期望降低工厂导入AR眼镜的门槛，另有厂商提供简便的扫描软体，协助工厂端快速建立环境模型。预期未来工业AR将结合感测与影像辨识等功能，且在智慧化技术发展下，工厂透过AR优化生产流程及设备维护工作，在提高生产效率的同时，强化工厂面对疫情等外部衝击时的韧性。
AR协助巡厂/远端维修/教育训练
AR技术率先在工业领域发酵，著重于设备检修应用，同时也能用于技术人员及医疗人员的教育训练。英錡科技营运长增田麻言(图1)观察，AR在设备维修、维护的远距巡检产业市场需求最为旺盛，加上产业受到新冠疫情影响，多数技术人员无法出国或者在国内出差，因而加速AR应用的进程。常见的远端支援模式是厂商在公司总部设立支援中心，在其中安排资深的技术人员，由资深人员远端指导分散各处的现场技术人员，包含客户或者当地维修人员执行远端支援。现场人员便能在配戴AR装置的情况下，以解放双手(Hands-free)形式，透过装置取得远端人员的指示并直接著手检修。
图1 英錡科技营运长增田麻言
技术传承方面，传产与製造业正面临资深与新进人员经验衔接的问题，有些产业知识无法顺利传承，因此部分厂商安排由较有经验的人员在公司据点做为指导者，全国各地的维修点则安排新进人员，新进人员便能透过AR装置实际操作练习，或者在维修现场由资深人员提供教学指示，以进行重要设备的维修。AR在医疗领域也能作为教学工具，医学院学生、实习或新进医生在教育训练阶段，可以配戴AR装置，并使用替代材料来执行虚实整合的手术演练。预期AR技术将在2023年发展更多工业或商用领域多元应用，未来有机会结合影像功能，在仓库中扫描所需物品的条码，并显示该物品的位置、提供取货的路径引导，协助仓储人员检货。
参数科技资深技术经理郑景懋(图2)提及，工厂的工作内容繁多，AR需要结合物联网，全面满足设备维修、巡厂与新进人员的教育训练的需求，才能在工厂内完整应用工业虚实整合技术。其中教育训练是工厂事务中对于虚实整合应用需求较高的环节， 新进人员透过AR能够了解工厂机台的外观及内部机构的3D细节。在虚实互动的教学环境中，新进人员能够与虚拟的教学内容互动，软体也能为人员练习操作的成果评分，达到有效传达教育训练内容的目的。
图2 参数科技资深技术经理郑景懋
目前欧洲已经有化工厂透过AR协助巡检工作，工厂巡检人员可以在手持式或眼镜等AR装置中看到路线指引，以及路经过程中所见的设备的数据。巡厂过程中所见的AR资讯透过LiDAR扫描空间，辨识相对位置后建立，也就是AR是赋予行动装置有辨识空间、远近的眼睛，只要装置具备LiDAR并下载扫描软体，便能完成空间扫描。而AR装置的选择方面，现阶段AR眼镜由于内建作业系统、运算能力及电池，遇到无法实现轻量化并提高电源续航能力的问题，因此部分工业客户倾向使用iPad 作为AR应用的装置，iPad相较市场上常见的AR眼镜便宜、耐摔、功能多元，且具备防爆及防尘功能。
AR技术的普及与硬体成本及软体技术的精准度相关，增田麻言分析，工业客户倾向採用功能简单且价格可负担的AR产品，现有市场上的AR装置多是功能複杂且价格较高的大型AR头盔，但是如果AR应用要落地，对于现场工作人员而言，快速上手的设计才能降低新技术的导入瓶颈，以免因为学习使用产品所需的时间过长而降低工作效率。同时考量多数工厂都有惯用的系统、软体与装置，英錡科技便推出无按钮且结构坚固的AR眼镜EzARGO，使用者只需要将产品连接原本使用的手机、平板或者笔电，就能透过熟悉的装置操作EzARGO。
软体精准显示/即时影像传输不可少
在远距检修设备的情境下，软体标示的精准度至关重要。工研院智慧机械科技中心组长罗佐良(图3)说明，在工业应用的情境中，AR透过图形运算与场景识别的技术，将现场环境的细节扫描并传输到远端，并将扫描资料比对远端电脑裡的数位模型，找出问题后再回传到判断结果或操作指示到AR装置中，由AR装置标示真实场景裡需要维修的地方。因此虚拟环境中的定位点需要精准对应现场机器的操作位置，现场人员才能透过AR，顺利依照远端人员的指示检修设备。例如描述某个工件的变形状况，变形资讯的AR内容需要准确对应到实体环境相应的工件上方，现场的机台维修人员才能顺利解决问题。因此AR的虚拟画面跟真实画面的定位是重要技术，但是AR显示的准确度越高，数值运算花费的时间越久，因此分析结果需要在即时性与精准度之间取得平衡。而随著硬体技术发展，装置的算力将持续增加，可预见未来虚拟分析的效率与精准度都会大幅提升。
图3 工研院智慧机械科技中心组长罗佐良
另一方面，AR应用与即时影像传输密不可分，现场状况需要在微秒以内显示，以确保现场端与远距人员所见的资讯一致。以工研院在台中的智慧製造技术验证场域为例，该场域在5G环境下测试AR系统可以顺利运作，传输即时且高画质的AR影像。如果工厂的网路环境是4G或Wi-Fi，AR系统还是可以运作，但是影像的解析度可能较低，或者可能出现传输延迟的问题。除了网路环境，规画导入AR技术的工厂内的机台必须具备联网能力，才能传输讯号供远端人员诊断机台问题，因此网路环境与物联网是导入AR系统的基础。
工业AR将结合AI
未来AR技术的普及需要整合週边技术、发展无线影像传输、强化电池续航并结合人工智慧(AI)，增田麻言指出，首先AR装置将会整合微型化镜头与感测相关技术，为工业应用提供更完整的功能。其次，手机、平板等装置与AR眼镜之间的影像传输，现阶段为了追求稳定性，多数採用有线传输，未来会朝向无线化发展。第三是电池技术，缩小电池、降低AR眼镜的功耗、提升能源使用效率，有助于大幅提升AR眼镜的实用性。当硬体技术发展成熟后，控制硬体的核心也是AR普及的关键。未来AR眼镜主要的运算核心可能不再来自外接的手机或电脑， 而是使用云端运算，搭配不同平台运作。未来的工业AR不会只用于显示，而会活用AI 技术，增加不同的功能与使用弹性。
工业在智慧製造的大方向下，工业AR 势必朝向智慧化发展。郑景懋认为，未来工业AR将会结合AI与空间运算(Spatial Computing)的方向发展，实现自动辨识跟侦测功能。观察各国的工业AR应用速度，发展最快的是欧洲，接著依序为美国及亚洲。欧洲的汽车与化工等产业对AR技术的接受度较高，推测推测虚实整合技术在汽车产业的应用机会较多且成效明显。而中国台湾的产业，尚需要建立更完整的数位化跟资讯化基础，AR等新技术较能普及。
现阶段工业AR的应用尚在导入初期，工厂透过操作简单的AR眼镜或现有的行动装置导入AR，应用于巡厂、远距机台检修与教育训练。工业AR应用若要迈向普及，工厂需要先建立完善的网路传输环境，确保影像传输的即时性。此外，AR需要结合感测、物件辨识与AI等技术，并且克服电力续航问题，以增加应用的弹性。预期产业在疫情衝击后，多数业界厂商逐渐接受远距工作与自动化带来的效率优势，因此即便疫情走向稳定，工业自动化与远距工作模式都已经是不可逆的趋势。
