數字世界在物理世界的重新凝實，將成為第四次工業革命的關鍵環節，虛擬現實技術也將在這個領域發揮非常關鍵的作用。

如果我們列個表，把2016年最火的黑科技名詞全放上來，虛擬現實(VR)一定能排在前三位。浙江省今年的高考作文題目甚至就是《虛擬與現實》，VR這個極客詞匯似乎已經進入尋常百姓家。

然而，雖然中國VR市場熱度持續高漲，但在技術和產品內容上都還存在很大的缺陷。機構投資人也是觀望的居多，真正出手的很少。VR的市場教育和渠道體系還比較初級，聽說過VR的人很多，見過的很少，體驗過的人就更少了。

那么虛擬現實行業的發展現狀和未來趨勢到底如何?它對于數字化工廠未來工業的發展又會有哪些影響呢?值得我們對此一探究竟。

VR在數字化工廠中的應用    

虛擬現實技術雖然在消費品市場比較火熱，但在我看來，這項技術在數字化工廠的應用前景會更加廣闊，因為它將解決目前制造業工廠中的三個痛點：

成本問題  

制造業的成本高是多方面的，而且不同的行業問題也不一樣，但是有一點在中國當前是比較普遍的，就是用工成本的上升。一方面工人的工資水平在提高，另外一方面，由于新生代的權利意識覺醒，跳槽變得越來越頻繁，很多工廠每年要有很高比例的老工人離職，新工人上崗。而以往新工人上崗之前，需要進行幾個月的實習和技術培訓，才能成為一個熟練工，即使是一個熟練工，其成本在近幾年是呈幾何級上升的，虛擬現實技術將成為這個問題的重要解決方案。

使用VR和AR技術，可以在眼睛屏幕上直接顯示操作指令與說明圖片，可讓員工隨時查詢和執行作業。虛擬現實技術與數字化工廠結合之后，一個新人也能隨時調用每臺設備的參數和互動式的操作手冊，這會大大減少工廠內專家型工人的雇傭，降低勞動成本。

在數字化工廠應用了虛擬現實技術之后，企業培訓的目標不再是讓工人掌握某種技能，而是如何使用這些高效的數字化工具，如何有效地進行人機互動。這個門檻遠比設備操作要低得多，而且隨著VR技術的發展，交互性會越來越友好，學習成本也會越來越低。

效率問題    

效率問題可以舉個例子說明。我們打出租車的時候，在沒有建立起北京市的虛擬城市地圖之前，我們需要有經驗的司機，因為我們需要問路，需要預測什么時間到，遇到堵車需要借助運氣和司機的經驗。而當建立了一個虛擬的城市模型以后，在虛擬地圖上可以設置起點和終點，可以對路線進行優化以選擇最優路徑，虛擬的導航地圖可以和真實的行車數據進行互動，可以實時糾偏，而且多次往返以后地圖數據會反饋回一個優化的線路。虛擬模型和真實模型形成雙向數據流，不斷地迭代、優化，實現最優的生產模型。這就是我們所說的集成虛擬世界和現實世界，把虛實結合在一起，實現生產效率的提高。

AR技術可以根據現場情況通過算法得出運行最快、步驟最少的解決方案。以菜鳥物流為例，揀貨員從快遞箱中取出需要配貨的訂單，運用AR眼鏡掃描訂單上的二維碼，就從眼鏡鏡片屏幕中看到了該訂單包含的詳細商品信息。然后揀貨員精確地從面前貨架上取貨、確認、放入快遞箱。貨品的擺放也經過了智能算法的優化，以保證揀貨員在最短的時間內完成一個訂單的貨品分揀。在這里，一個訂單貨品的分揀僅需要三分鐘左右，大大節省了時間，而且AR眼鏡還能瞬間采集所看到的信息，遠遠超過以往速度。

時效性問題  

企業難免會出現各種故障，而對企業來說一分鐘的停滯就可能造成成千上萬元的損失。對于擁有外勤人員的企業，更是存在信息交換不到位、出現故障無法及時解決等問題。

虛擬現實技術能夠縮短問題診斷與修復的時間，且不再需要另外派遣專家前往遠端據點。事故現場任意員工皆可通過AR眼鏡與遠端專家通過視頻協作完成任務，擁有極高的時效性并省下專家飛往現場提供協助的開銷。

遠端現場的員工可由通信與即時視頻分享讓有經驗的員工提供問題診斷及修復的建議。問題瞬間解決的同時還提高了準確性。

VR在數字化工廠中的應用舉例  

在傳統的數字化技術中，計算機系統僅僅是給人類提供協助，人類仍然需要自己操控系統。而新時代的人機交互則需要顛覆性的方法，我們可以把它命名為“虛擬工程”，虛擬現實技術只是虛擬工程的工具。

虛擬工程提供了一個完整的系統視圖，讓開發者、供應商、制造商和用戶能夠以同樣的方式來虛擬使用那些尚不存在的物品，并根據其特性和功能做出全面的評估。計算機是計算技術時代的基礎設施，而虛擬現實就是虛擬工程時代的基礎設施，是下一代計算平臺。它最大的價值在于，從此人類不用再去學習如何更好地使用機器，而是機器反過來學習如何更好地服務于人。

我們可以從幾個例子獲得一些認識。

工業互聯網行業——西門子

西門子在波音和卡特彼勒一直有一個叫“Cave”的項目，它是一個混合虛擬和現實物理環境的服務，從產品的初始開發就基于虛擬環境來進行，而后在產品生命周期中建立虛擬實物模型，在生產過程中進行交互式的靈活性評估，最后再研究客戶對于不同型號產品的情感反饋以及在沉浸環境中創建學習的新形式。

在Cave制造的環境里，現實物體的圖像和物理設置會被投影到真實的墻壁上，使用者通過佩戴傳感器可以體驗墻上圖像形成的虛擬環境。

Cave的基本配置有：三面投影墻;地面投影地板;墻壁跟蹤傳感器;利用三面墻壁形成立體音響。

三面墻壁和地面投影加強3D環境感和立體音效，Cave墻壁上有跟蹤傳感器捕捉使用者在房間內的動作，專用的眼鏡根據捕捉到的動作形成圖像。戴上眼鏡，你就感覺進入了“墻內的世界”。

但是從這個配置你可以看出，Cave的造價是非常高的。如今用戶版虛擬現實頭盔的出現使這套設備的成本大幅縮減了，所以西門子有了新想法：不僅為波音這類大客戶服務，也可以利用已有技術進軍大眾消費市場。

西門子在德國調研的100多家生產商里，超過1/3的公司正在使用虛擬現實技術，或在未來3年內計劃引進該技術，同時，這些生產商也表達出對AR的濃厚興趣。

飛機制造行業——波音、空客  

早在上世界90年代初，美國波音公司的計算機服務研究和技術組就已經將AR技術應用于飛機制造中的電力線纜的連接和接線器的裝配中。在AR系統的幫助下，一個從未受過任何訓練的工人都可勝任此項工作，從而縮短員工培訓的周期。

2003年德國成功研制出用于工業設備裝配和維修的Starmate系統和Arvika系統，之后，歐洲航空防務與航天公司(EADS)利用Arvika系統，通過語音調用計算機生成的提示信息，指導工人輕松地完成lm×6m板上的高密度布線工作。

空客公司利用Arvikx系統進行了“干凈水系統的轉配”和“配電盤連接”的工作，充分展現了AR技術在工業裝配、維修方面的巨大潛力。             

汽車制造行業

當虛擬現實技術應用到汽車的工業設計和生產當中，設計者可以借助虛擬現實頭盔顯示，在與真實汽車同樣比例的立體空間中，全方位了解每一處設計細節，最大程度上避免設計和生產失誤，減少人力成本和資源浪費。

自2000年以來，福特就開始在汽車設計過程中以多種方式利用虛擬現實技術。福特的Immersion Lab實驗室中一些員工戴上虛擬現實頭盔，并模擬觀察一輛汽車，而他們的同事將可以通過大屏幕查看他們的體驗，并且在多種不同條件下以虛擬方式去查看汽車，提升駕駛者的人體工程學體驗等。

最近，奧迪推出了一項名為“虛擬裝配線校檢”的技術，利用3D投射和手勢控制，可以使流水線工人在三維虛擬空間內完成對實際產品裝配工作的預估和校準。整個測試過程是在名為“CAVE”的虛擬現實空間中完成的，而CAVE系統最關鍵的則是利用投影儀向地板、墻壁投射3D影像的裝置，使用者佩戴3D眼鏡進入后，便可有身臨其境的感覺。

近年來，在汽車行業，AR智能設備更是呈現普及趨勢      

2015年感恩節的時候，大眾汽車就給員工配備了30幾副AR智能眼鏡，來輔助員工工作。該款AR智能眼鏡可直接為佩帶者提供相應的信息并且顯示在可視區域，使得工人再也不用怕記不住、分不清各類繁瑣信息而手忙腳亂了;其聲控功能實現了真正意義上的解放雙手;并可進行條形碼掃描，還提供了條形碼驗證的紅、綠信號提示。

AR技術還以其獨特的魅力，給工業設備維修領域帶來無限驚喜。面向工業設備維修的AR智能眼鏡，可通過AR技術顯示解決設備故障的具體操作步驟，甚至細到準確說明如何拆卸零部件。同時，通過內置耳機，維修人員能聽到每一個操作步驟的語音提示。因此，即使是沒有任何經驗的新手，也能順利完成維修任務，還能保證整個維修過程的標準化和規范化。并且，AR技術與數據分析相結合，可以輕松判斷哪些設備運轉正常，實現預防性的設備維護。

從人類發明數學開始，物理世界的虛擬化趨勢已經持續了數千年，計算機IT技術的發展促進了虛擬化后的數據流動趨勢，而數字世界在物理世界的重新凝實，將成為第四次工業革命的關鍵環節，虛擬現實技術也將在這個領域發揮非常關鍵的作用。在未來的數字化時代里，虛擬現實很可能不僅僅是一個極客的玩物，而是繼PC機、手機之后的下一代計算平臺，它的人機交互性能將把整個人類科技的發展帶上一個新的階梯。

至于VR技術的發展路徑，我在過去的一年里見過500多位工業領域的創業者，他們也許是這個世界上最聰明的一群人，無時無刻不在思考當下的技術瓶頸和市場空白，他們把自己的思考變成一個個創業項目，在市場中實踐。雖然VR技術的未來依然需要很多的努力，但也許正是這種目前看不清甚至可能被人看不起的地方，才是未來的機會，才會讓市場如此興奮。