AR和VR如何改变制造业的培训

增强现实(AR)和虚拟现实(VR)在制造业中的早期采用者已经证明，该技术通过弥合技能差距、改变控制工程师的培训和评估方式以及退休工人的离职方式(保留和共享领域知识和知识产权(IP)的过程)来实现价值。AR和VR在提高劳动生产率和安全性方面也显示出了价值。例如，总部位于英国的一家大型航空航天和国防公司利用AR技术创造了更灵活的劳动力。有了增强现实技术，该公司可以在10分钟内在数小时内创建指导工作指令^th在成本中，培训新工人的效率提高了30%至40%，并将装配时间缩短了一半。

在另一个案例中，一家总部位于美国的全球商业技术产品制造商利用AR技术将现场工程师与专家联系起来，而不是提供服务手册和电话支持。首次修复率提高了67%，工程师的效率提高了20%。解决问题的平均时间减少了2个多小时。

增强现实技术在创建和记录培训工作程序方面的进步表明，花费在培训上的时间减少了37%，记录工作指示所需的时间减少了75%。

解决制造业用工荒问题

制造业正面临着熟练工人短缺的问题，这种情况已经持续了多年——甚至在失业率降至历史最低之前。工人退休、经济扩张和不断扩大的技能差距都是促成因素。根据美国劳工统计局的数据在美国，制造业新员工的平均任期为5.3年，这意味着即使一家制造商吸引了新人才，他们未来再次招聘的可能性也很高。最难招到的职位通常是对业绩影响最大的职位。控制工程师、熟练操作员、技术人员和机械师等技术岗位对于扩大运营、实施数字化转型举措和提高生产率至关重要。这些职位也是最需要培训和投入的。

内部培训计划是吸引和培养制造商所需人才的关键。然而，传统的方法，如培训手册、工作见习、评估和认证过程都过时了，效率较低，而且耗时。这些方法也不能满足不同学习风格的需求:视觉、听觉、口头等等。

定义AR和VR

AR通过将数字内容和分析叠加到现实世界中，改变了信息的消费方式。例如，想象一下，在一个制造环境中，能够借助2-D和3-D眼镜、手机或平板电脑，查看覆盖在机器和工厂地板上的操作数据、图纸、文档和蓝图。它还可以提供逐步的程序指导、操作人员设置和变更指令、工作流、流程等等。

另一方面，虚拟现实创造了完全沉浸式的体验。虚拟现实创造了一个模拟环境，而不是将数据和分析叠加到现实世界上。想象一下，可以虚拟访问一个偏远的工厂或仍在建设中的工厂，比如海上石油和天然气平台，而无需派学员到现场。

AR培训用例

通常，制造业的劳动力发展由传统方法组成，通常是印刷手册、基于计算机的培训、角色扮演和影子培训的混合。这些方法都是时间和成本密集型的，尽管花费巨大，但结果好坏参半。印刷的手册可能很难解释;视频不是交互式的，不能根据个人需求量身定制;而且角色扮演很难安排，会阻碍生产和降低生产力。这些类型的培训材料的创建和维护也需要大量的时间，而且，如果没有可用的离线设备，所有从培训中获得的知识仍然需要投入到现实生活中。

增强现实技术解决了多种学习方式的需求，有很多好处。基于“增大化现实”技术:

• 使训练视觉、听觉和动觉
• 实时提供一步一步的视觉和口头指示
• 帮助工人更有效地浏览工厂和仓库
• 确定一项任务所需的适当工具和部件
• 提供分步说明
• 警报和纠正错误，一路上提供实时反馈
• 将关键性能指标和操作数据叠加到设备上，以说明工厂如何响应变化。

例如，如果控制或维护工程师收到电机不工作的警报，AR可以引导工程师或技术人员找到仓库中的备件，帮助指导人员找到电机在工厂中的位置，提供如何安全执行锁定标记(LOTO)程序的分步指导，并显示拆卸旧电机和安装新电机的指导说明。完成后，AR可以显示如何正确启动机器。

AR与传统训练方法的对比

完成课程后，将对学员进行评估，以确保理解和理解关键主题，包括LOTO程序、过程危险方法、OSHA指南等。在某些情况下，受训者可能要接受实际评估;在其他国家，它可能只是测试认证。

认证和实际评估也有缺点。通过纸质和数字考试，培训师无法评估学员是否掌握了成功所需的现实概念。通过实际操作的评估，受训者可以测试有价值的概念，但诸如人为错误和整体表现衡量等数据会丢失。这些数据有助于改进未来的培训计划。

增强现实提供了一种结合两种评估方法的最佳方法，让学员进行实际测试，同时获取加强培训所需的基本数据。AR有能力识别什么时候使用了错误的部件，什么时候组装步骤不按顺序完成，什么时候完成任务花费了太长时间，甚至什么时候一个失误导致了安全风险。

使用VR为紧急情况做准备和训练

无论培训水平如何，在制造过程中，所有控制工程师都需要为某些情况做好准备。传统的培训方法不能或不能充分解决这些问题。

在过程工业中，安全是最优先考虑的，操作人员和控制工程师需要为他们在职业生涯中希望永远不会遇到的情况做好准备，例如失控的反应、化学泄漏或爆炸。或者是一年只发生一次的情况，比如关机和启动。在离散和混合制造中，操作人员需要为产品更换、设备升级和紧急情况做好准备，在这些情况下，需要迅速采取行动来减轻和防止财产和人员损失的风险。

在这些情况下，VR可以带来巨大的价值。通过沉浸式数字双胞胎，控制工程师可以角色扮演并练习紧急响应场景。在制造环境的背景下，他们不仅可以训练如何响应，还可以学习不同的响应如何影响操作。数字双胞胎和虚拟现实技术还提供了在物理环境不可用的情况下培训操作员的机会，无论设施是在建设中，还是在偏远地区，还是在不安全的情况下。

利用增强现实技术弥合技能差距

根据德勤的数据在美国，未来10年将有270多万婴儿潮一代从制造业退休，带走他们的固有知识。有效的下船对培养下一代控制工程师至关重要。然而，开发传统的培训材料是费时的，而且材料很快就过时了。

有了增强现实技术，获取专家知识的效率大大提高。熟练的工程师可以被动地创建AR体验，而不是执行一个过程，然后花几个小时记录它。AR利用先进的传感器和计算机视觉来捕捉记录工厂位置和工作过程的音频和视觉线索。控制工程师可以在戴着头戴式耳机的情况下执行一项任务，并像培训某人一样详细介绍步骤。与此同时，AR正在记录并将这些信息翻译成培训材料，以供将来使用，这些培训材料既可以以AR体验的形式发布，也可以以视频、图像和文本文档等更传统的格式发布(参见图1)。

除了无缝脱机之外，增强现实还可以通过在远程专家和制造设施之间建立连接来弥合技能差距。远程专家可以佩戴AR设备，显示与在工厂中佩戴AR设备的人相同的信息和环境，他们可以在工厂的环境中进行对话。远程专家还可以在数字世界中用手画画和做标记，以帮助与现实世界中的工作人员交流想法和指示。这种互动和视觉交流在增强现实技术之前从未出现过。它可以帮助员工完成不熟悉或具有挑战性的任务，或者在专家的指导下解决问题。它还为符合退休条件但可能想继续工作的工人提供了更大的灵活性，无论是兼职还是远程工作。

吸引、培训和留住下一代控制工程师的需求将具有挑战性;然而，增强现实和虚拟现实吸引了以技术为中心的千禧一代的兴趣，并证明它们可以改善培训和入职。有了AR和VR，控制工程师可以更好地应对他们在职业生涯中可能从未遇到过的日常和紧急情况。制造商应该利用当今的技术来弥补技能差距，并确保向下一代劳动力的高效、安全过渡。

谢尔比Hegy，高级市场经理PTC(列车自动控制系统)．由内容副经理艾米丽·冈瑟编辑，控制工程， CFE传媒，eguenther@cfemedia.com．

更多的答案

关键词:增强现实(AR)，虚拟现实(VR)

• AR和VR加强制造业培训
• 的好处在制造设施中使用增强现实技术和虚拟现实技术
• 使用AR和VR弥合行业专家和即将到来的劳动力之间的技能差距。

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会如何AR和VR技术改善了新入职员工的培训过程，弥补了技能差距?

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作者简介:Shelby Hegy, PTC制造高级营销经理。Shelby是一位作家，对离散和过程制造技术充满热情和重视。她拥有明尼苏达大学化学工程学士学位。

多媒体字幕及网址:

视频1:PTC视频:增强现实技术将数字世界叠加在物理世界之上，从而改变信息的消费方式。

视频2:PTC视频:专家可以帮助那些经验较少的人解决问题，团队可以快速协作并做出改变。

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