行业背景

随着空间计算相关技术的发展，XR在工业领域的应用日渐深广。在国家《“十四五”智能制造发展规划》中，提出推动数字孪生、人工智能、5G、大数据、区块链、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）/混合现实（MR）等新技术在制造环节的深度应用，探索形成一批“数字孪生+”、“人工智能+”、“虚拟/增强/混合现实+”等智能场景。目前，空间计算在工业领域已成为基于工业互联网、物联网平台实现数字孪生的关键组成，贯穿需求分析、设计、生产制造、装配维修、使用维护、设备巡检等诸多工业场景。

以空间计算为基础的AR增强现实技术可将2D或3D信息叠加到真实物体和现实环境中，为传统信息传递、显示与交互方式带了了新的发展方向。 当前，在能源、钢铁、机械工业，以及煤炭、石油天然气、电力、冶金、机械制造等工业行业中，为尽可能的降本增效，诸多公司通过使用带有AR工业头盔让其工作流程更加智能，例如可通过语音控制，无需按钮、触摸等手动操作，将标准化工作流分解为具体步骤，无须携带纸质文件。当现场遇到作业人员无法判断或解决的状况，能够借助AR实时向专家寻求远程协助。

行业应用

在需求分析与设计阶段，设计人员工作任务分散，身处异地，各自负责自己的部分工作，很难在一起对全局进行充分讨论，单机设计思维受限，多流程设计“一人改动多人同步”，导致项目周期长。通过“MR多人协同”业务，可让不同物理位置的企业员工通过 MR 眼镜、手机和 PAD 登录虚拟协作空间，通过自己的个人数字替身在虚拟办公场所协同办公，比如开会或共同操作同一个模型，仿佛置身于同一空间中，结合 AR 眼镜支持第一人称视角的视频传输，可与远程专家面对面线上沟通协同。

(资料图)

在生产制造、装配维修阶段，现场人员受技术水平制约，专家直接去现场周期长、成本高，还有疫情影响，需要远程联系专家。通过“XR 远程指导”业务，现场操作员佩戴 MR 头显，语音/手势交互，登录应用，从专家库中选择值班专家并呼叫，远程解决疑难问题；值班专家预先登录手机/PAD/PC 应用，接到呼号后接入，随即建立音视频通话。远程专家可看到工人 MR 头显中的画面，可以在视频中用画笔标注设备关注点，工人实际场景中看到虚实叠加的 MR 标注，提高指导效率。专家能够发送指导文件，包括图片、视频、PDF 文件、模型动画等，工人随即可在头显中以虚实融合的方式查看，同时也可以使用虚拟白板进行讲解，更好指导工作。

在使用维护、设备巡检阶段，AR与IOT数字孪生相结合，AR眼镜可实时显示各设备的指标数据、历史运行参数（如变压器实时温度或维修记录、运行监测数据、高压电机运行状态等信息）、并根据运行情况，做到实时报警、超前预警，提醒现场作业人员注意相关信息和周围安全状况，保证作业人员了解设备运行状态和安全信息。企业大型设备维护任务流程繁琐，易造成漏检、遗忘；任务执行得认真与否无法评估，不规范不标准，做不到定时定点；设备运行故障时，新手很难第一时间定位问题具体所在位置。使用“AR智能巡检”业务，管理人员登录管理平台编辑和下发工单到操作人员AR眼镜。操作人员接收到巡检任务，按照工单巡检流程步骤进行巡检。并预置电子指导文件或智能识别。巡检过程可对设备拍照、录视频、语音或文字描述故障。遇到疑难问题还可一键呼叫专家。通过无编程的创建日常流程指南，使用全息叠加，在工作发生的地方提供分步说明和系统数据，可用于装配制造、车间设备状态巡检、通信基站开局和电力设备维护。

AR 与工业数字孪生

典型案例

滨江工厂基于 5G+XR 协作平台提供的远程专家指导、智能巡检、协同设计等云 AR 服务，实现单板故障维修指导、生产装配车间智慧巡检以及工业品的协同设计，降低人员差旅率 30%，提高故障解决率 25%，装配问题漏检率降低 80%，降低产品设计成本 30%，实现生产的全面降本增效。

5G+AR 智能运维

在电力行业中，AR 与 AR 可为电力“传统基建”注入创新活力，并结合 5G 等通信技术，将进一步带动工业互联网产业链和价值链的重塑，催生新模式和新业态，实现高质量和可持续发展。南方电网数字电网研究院等单位为南方电网超高压公司打造基于人工智能和增强现实技术的换流站智能运检系统“AR 巡检”，在南方电网超高压公司牛从直流工程换流站获得应用。借助 AR 巡检，换流站运维人员可提前根据工作任务设定最优巡检路线，通过佩戴 AR 眼镜、平板电脑等智能装备，自动识别现场环境，实时获知巡检人员所在设备区域，避免人员误入带电危险区域。

问题及瓶颈

当前 XR 业务在工业领域仍然存在不足和发展的瓶颈，从终端设备来看，目前现有的 VR/AR 硬件终端算力仍然有限，伴随着使用感不佳、环境限制、便携性差、设备兼容性差、续航时间短等问题，现场工人难以长时间佩戴进行工作，降低了 XR 业务使用价值。应用层面，工业相关业务相对比较单薄，针对不同行业和企业，定制化程度与内容制作成本较高，与传统设计软件仍需进一步打通，业务的数量和质量有待提高。易用性层面，手势、语音识别与 XR 业务融合需进一步提升，而云端算力受网络、带宽等影响，尚未大规模普及，随着 5G 网络与终端设备的进一步发展、云端算力技术的成熟，XR 有望在工业领域有更加广泛和深入的应用。

【来源：虚拟现实与元宇宙产业联盟《5G 空间计算白皮书（2023）》】