可穿戴设备的发展前景
一． 工业4.0+可穿戴设备
1. 可穿戴设备
2015年媒体总结了工业4.0的九大支柱型技术，分别为人工智能、工业互联网、工业云计算、工业大数据、工业机器人、3D 打印、知识工作自动化、工业网络安全和虚拟现实、这九大技术相互交错融合，共同发展，其中的可穿戴设备便是这其中的一个小分支。
可穿戴设备是上世纪60年代，美国麻省理工学院媒体实验室提出的创新技术，该技术将多媒体、传感器和无线通讯等技术嵌入人们的衣服或者饰品中，支持手势和眼球操作等多种交互方式。简单的来说，便是将计算机穿戴在身上，并应用发挥其功能。被誉为“可穿戴计算机之父“的加拿大科学家史蒂夫·曼恩在20世纪70年代就在使用可穿戴计算机辅助视力，在他看来，中国人千百年前就把算盘挂在胸前，这在某种意义上也算做是可穿戴计算机。确切说可穿戴设备是智能可穿戴计算机，指的是采用独立操作系统，并具备系统应用、升级和可扩展的、由人体佩戴的、实现持续交互的智能设备，且总是处于工作、待机或可存储状态，能够主动提供服务，伸展人的感知能力，同时滤除无用的信息。
可穿戴设备体系示意图
可穿戴设备的产品形态多样，涉及的上下游产业链环节复杂，在工业4.0 的进程中占有重要地位，目前智能手表、智能手环、智能眼镜，Pebble 、GoPro 、Jawbone 、Google Glass、FitBit 等可穿戴设备层出不穷，连亚马逊都专门为可穿戴设备开辟了专门的购物频道。按功能来分，现阶段的可穿戴设备大可分为：运动健康类、虚拟现实与增强现实类和信息资讯类。运动健康类的代表产品是以FitBit 为代表的各种手环、以The Dash 无线耳机为代表的各种耳塞和以iWatch 为代表的智能手表，他们的一个共同功能就是进行运动健康检测。这类设备通过检测人体的运动情况，和人体的部分生理信息来进行健康建议推荐，让用户可以实时地、准确地了解自己的身体情况并为用户推荐合适健康提示和目标。虚拟现实与增强现实类的代表产品是Google Glass 和Microsoft HoloLens ，它们通过把一个全息图像钉到真实物理环境中，即采用基于深度识别的SLAM （实时定位与
地图构建）技术将周围的环境信息收录后制成虚拟的图像然后投射到现实物体上。SLAM 技术就是通过相关的传感器和陀螺仪来获取人体的视觉信息、深度信息、自生的加速度和角速度来确定自己的相对位置或者绝对位置来生成地图的一种技术即时定位与地图构建，或并发建图与定位的技术。第三种信息资讯类的可穿戴设备数量繁多，凡是可以进行信息查看和资讯浏览的可穿戴设备都属于信息资讯类的。现在大部分流行的智能可穿戴设备都具有信息资讯的查看和浏览，甚至交互功能。代表产品有iWatch 和Microsoft HoloLens 。但iWatch 比较依赖iPhone ，它只是用来显示信息，并没有处理信息，信息还是在 iphone 上接收并处理，然后通过蓝牙将信息发送到iWatch 上面来进行查看。HoloLens 则不需要依赖任何其他的设备，可以单独使用，它可以直接使用系统里面的应用来进行消息的浏览和查看。
IDC ：2015年可穿戴设备销量将同比增
173%
2014年，基本可穿戴设备销量为2210万块，智能可穿戴设备销量为420万块。据市场调研公司IDC 预计，2015年可穿戴设备市场的销量将从去年的2640万块提升至约7210万块，同比增长173%。 而两类可穿戴设备销量的差距将会缩小，其中基本可穿戴设备销量将占到3900万块，智能可穿戴设备占到3310万块。IDC 指出，Apple Watch和Microsoft Hololens等智能可穿戴设备表明了未来计算技术的变化，即基
本可穿戴设备向智能可
穿戴设备的过渡。由此可
见，可穿戴设备正在蓬勃
发展，发展前景十分广
阔，其在工业4.0中发挥
的作用也将越来越明显。
2. 工业4.0
工业4.0是德国“国
家高科技战略”的一部
分，是德国政府提出的
《高科技战略2020》的
重要组成部分，
由德国联工业革命的四个阶段
邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。德国的学术和产业界人事都认为工业4.0是以智能制造为导向的，继第一次工业革命——水和蒸汽动力带来的机械化。第二次工业革命——电力的使用促进使大规模生产和第三次工业革命——电子工程和IT 技术的采用以及相应的生产自动化之后的基于信息物理融合系统的第四次工业革命。工业4.0旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴，其技术基础是网络实体系统及物联网。工业4.0的概念包含了基本的模式转变，即从原来的集中控制型转向分散却控制增强型，目的是建立一个高度灵活的数字化产品和服务生产模式，使得原有的产业界限将被打破，传统的产业链分工将被重组，更多新颖的合作方式和生产领域将被创造。工业4.0主要包括两大主题：首先是“智能工厂”，本质是通过信息系统来控制产品的生产，降低成本的同时大幅度的提高生产效率和精度。它是基于高科技的、适应性强的、符合人体工学的生产线，目标是整合客户和业务合作伙伴，同时制造和组装定制产品。人在制造工业中仍是核心地位，但更多是起到控制、编程和维护的作用，并不在车间工作。也就是说，智能工厂将产品数字化，通过数字化的管理来安排产品的生产，提升了机器与机器之间的互联性，降低了人的参与度，在生产效率和安全性上有较大的自主决策能力。其次是“智能生产”，这主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D 技术等在工业生产过程中的应用。
智能制造 智能工厂
二． 发展前景
1. 市场规模发展
自2013年——可穿戴设备元年以来，可穿戴设备受到广泛关注，调研机构对市场规模的预期一致向好，记下来5年可穿戴设备的年化复合增速将达到17.8%，到2020年全球可穿戴产品发货量将达到2.1亿部。此外，可穿戴设备市场的快速发展将带动相关产业链的快速发展。据IHS 预计，全球可穿戴设备电池市场的规模预计将在短短4年间增长10倍以上。预计到2018年，全球可穿戴电子产品电池收入将达到7700万美元。因此，可穿戴设备的兴起将带动整个产业链的发展，不仅有助于传统产业向工业4.0产业转型，同时还给可穿戴计算、传感器、材料技术、软件及应用服务等相关行业带来机遇。
2. 主要技术发展
在技术方面，可穿戴设备主要有以下发展趋势。首先是智能交互技术，多点触控、语音识别、手势识别等技术迅速发展，眼球识别和脑电波识别技术也正在开发应用，未来可穿戴设备将成为虚拟与实现交互体验的重要载体。其次是微型集成技术，智能传感器以MEMS 和大数据分析技术为基础，产品微型化、集成化和系统化的设计和生产将更加简洁。接着是柔性电子技术，
为保证可穿戴设备
更能贴合人体，发挥方便、隐秘和安全的特点，柔性电池、柔性屏幕、柔性驱动IC 等柔性电子技术将在可穿戴设备上广泛应用。最后是数据处理技术，运动健康类可穿戴设备可进一步服务于人们的医疗健康中，物联网、大数据、云技术等技术的共同应用保证人体健康数据采集的及时性和正确性，并且通过海量数据分析为用户的健康生活提供可行性建议。此外，未来的通讯系统将以可穿戴设备为中心，通过与手机、电脑、家具和汽车等智能终端相连，实现信息的互联互通，真正实现智能生活。总而言之，可穿戴设备将融入人们生活的方方面面。
3. 面临的挑战
但是，可穿戴设备的发展道路并不康庄大道，其也面临着以下多项挑战。一是智能手机的冲击，虽然智能手机的广泛使用推动了包括可穿戴智能设备在内的移动行业的快速变革，但事实上，消费者对智能手机的坚持却阻碍了他们对可穿戴智能设备的青睐。大多数的可穿戴设备都需要智能手机和平板电脑来帮助观看和追踪数据，这种依赖性使得消费者的购买需求并不强烈。二是缺乏足够的软件和服务，例如对运动健康类可穿戴设备而言，只有在用户关注他们的健康状况时，才能被广泛地使用。但是相应的健康结果无法通过硬件本身来完成，还需要足够的软件和服务的支持。
4. 在工业4.0中的进一步应用
工业4.0的核心是智能制造，其发展愿景是实现智能工厂、智能生产和智能物流。可穿戴设备作为一种智能设备，将其应用于智能制造很容易脱颖而出，发挥功效。如果使用得当，可穿戴设备可以改进操作流程、提高生产效率、强化员工体验。首先在智能工厂的应用中，可穿戴设备可以是工厂生产完全透明化。如可穿戴设备早上可以让员工自动签到，并且引导员工到工作岗位。对于主要依赖机器的智能工厂，可以将生产线的情况及时反映给远程控制的员工，以供实时监控，并且能够及时报警。而当有重大设备发生异常的时候，管理者能够第一时间掌握情况，调配人员紧急维修，缩短停机时间。此外在智能物流中，用户可以通过可穿戴设备实施掌握物品所在的位置及其实时信息。而对于处于物流中端的配送人员，可以通过使用智能眼镜的图像分辨技术来分拣和配送货物，这将明显提高分拣速度并降低出错率。由此可见，可穿戴设备的应用将极大地促进智能制造的发展，加速推动工业4.0化。
可穿戴设备的发展前景
一． 工业4.0+可穿戴设备
1. 可穿戴设备
2015年媒体总结了工业4.0的九大支柱型技术，分别为人工智能、工业互联网、工业云计算、工业大数据、工业机器人、3D 打印、知识工作自动化、工业网络安全和虚拟现实、这九大技术相互交错融合，共同发展，其中的可穿戴设备便是这其中的一个小分支。
可穿戴设备是上世纪60年代，美国麻省理工学院媒体实验室提出的创新技术，该技术将多媒体、传感器和无线通讯等技术嵌入人们的衣服或者饰品中，支持手势和眼球操作等多种交互方式。简单的来说，便是将计算机穿戴在身上，并应用发挥其功能。被誉为“可穿戴计算机之父“的加拿大科学家史蒂夫·曼恩在20世纪70年代就在使用可穿戴计算机辅助视力，在他看来，中国人千百年前就把算盘挂在胸前，这在某种意义上也算做是可穿戴计算机。确切说可穿戴设备是智能可穿戴计算机，指的是采用独立操作系统，并具备系统应用、升级和可扩展的、由人体佩戴的、实现持续交互的智能设备，且总是处于工作、待机或可存储状态，能够主动提供服务，伸展人的感知能力，同时滤除无用的信息。
可穿戴设备体系示意图
可穿戴设备的产品形态多样，涉及的上下游产业链环节复杂，在工业4.0 的进程中占有重要地位，目前智能手表、智能手环、智能眼镜，Pebble 、GoPro 、Jawbone 、Google Glass、FitBit 等可穿戴设备层出不穷，连亚马逊都专门为可穿戴设备开辟了专门的购物频道。按功能来分，现阶段的可穿戴设备大可分为：运动健康类、虚拟现实与增强现实类和信息资讯类。运动健康类的代表产品是以FitBit 为代表的各种手环、以The Dash 无线耳机为代表的各种耳塞和以iWatch 为代表的智能手表，他们的一个共同功能就是进行运动健康检测。这类设备通过检测人体的运动情况，和人体的部分生理信息来进行健康建议推荐，让用户可以实时地、准确地了解自己的身体情况并为用户推荐合适健康提示和目标。虚拟现实与增强现实类的代表产品是Google Glass 和Microsoft HoloLens ，它们通过把一个全息图像钉到真实物理环境中，即采用基于深度识别的SLAM （实时定位与
地图构建）技术将周围的环境信息收录后制成虚拟的图像然后投射到现实物体上。SLAM 技术就是通过相关的传感器和陀螺仪来获取人体的视觉信息、深度信息、自生的加速度和角速度来确定自己的相对位置或者绝对位置来生成地图的一种技术即时定位与地图构建，或并发建图与定位的技术。第三种信息资讯类的可穿戴设备数量繁多，凡是可以进行信息查看和资讯浏览的可穿戴设备都属于信息资讯类的。现在大部分流行的智能可穿戴设备都具有信息资讯的查看和浏览，甚至交互功能。代表产品有iWatch 和Microsoft HoloLens 。但iWatch 比较依赖iPhone ，它只是用来显示信息，并没有处理信息，信息还是在 iphone 上接收并处理，然后通过蓝牙将信息发送到iWatch 上面来进行查看。HoloLens 则不需要依赖任何其他的设备，可以单独使用，它可以直接使用系统里面的应用来进行消息的浏览和查看。
IDC ：2015年可穿戴设备销量将同比增
173%
2014年，基本可穿戴设备销量为2210万块，智能可穿戴设备销量为420万块。据市场调研公司IDC 预计，2015年可穿戴设备市场的销量将从去年的2640万块提升至约7210万块，同比增长173%。 而两类可穿戴设备销量的差距将会缩小，其中基本可穿戴设备销量将占到3900万块，智能可穿戴设备占到3310万块。IDC 指出，Apple Watch和Microsoft Hololens等智能可穿戴设备表明了未来计算技术的变化，即基
本可穿戴设备向智能可
穿戴设备的过渡。由此可
见，可穿戴设备正在蓬勃
发展，发展前景十分广
阔，其在工业4.0中发挥
的作用也将越来越明显。
2. 工业4.0
工业4.0是德国“国
家高科技战略”的一部
分，是德国政府提出的
《高科技战略2020》的
重要组成部分，
由德国联工业革命的四个阶段
邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。德国的学术和产业界人事都认为工业4.0是以智能制造为导向的，继第一次工业革命——水和蒸汽动力带来的机械化。第二次工业革命——电力的使用促进使大规模生产和第三次工业革命——电子工程和IT 技术的采用以及相应的生产自动化之后的基于信息物理融合系统的第四次工业革命。工业4.0旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴，其技术基础是网络实体系统及物联网。工业4.0的概念包含了基本的模式转变，即从原来的集中控制型转向分散却控制增强型，目的是建立一个高度灵活的数字化产品和服务生产模式，使得原有的产业界限将被打破，传统的产业链分工将被重组，更多新颖的合作方式和生产领域将被创造。工业4.0主要包括两大主题：首先是“智能工厂”，本质是通过信息系统来控制产品的生产，降低成本的同时大幅度的提高生产效率和精度。它是基于高科技的、适应性强的、符合人体工学的生产线，目标是整合客户和业务合作伙伴，同时制造和组装定制产品。人在制造工业中仍是核心地位，但更多是起到控制、编程和维护的作用，并不在车间工作。也就是说，智能工厂将产品数字化，通过数字化的管理来安排产品的生产，提升了机器与机器之间的互联性，降低了人的参与度，在生产效率和安全性上有较大的自主决策能力。其次是“智能生产”，这主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D 技术等在工业生产过程中的应用。
智能制造 智能工厂
二． 发展前景
1. 市场规模发展
自2013年——可穿戴设备元年以来，可穿戴设备受到广泛关注，调研机构对市场规模的预期一致向好，记下来5年可穿戴设备的年化复合增速将达到17.8%，到2020年全球可穿戴产品发货量将达到2.1亿部。此外，可穿戴设备市场的快速发展将带动相关产业链的快速发展。据IHS 预计，全球可穿戴设备电池市场的规模预计将在短短4年间增长10倍以上。预计到2018年，全球可穿戴电子产品电池收入将达到7700万美元。因此，可穿戴设备的兴起将带动整个产业链的发展，不仅有助于传统产业向工业4.0产业转型，同时还给可穿戴计算、传感器、材料技术、软件及应用服务等相关行业带来机遇。
2. 主要技术发展
在技术方面，可穿戴设备主要有以下发展趋势。首先是智能交互技术，多点触控、语音识别、手势识别等技术迅速发展，眼球识别和脑电波识别技术也正在开发应用，未来可穿戴设备将成为虚拟与实现交互体验的重要载体。其次是微型集成技术，智能传感器以MEMS 和大数据分析技术为基础，产品微型化、集成化和系统化的设计和生产将更加简洁。接着是柔性电子技术，
为保证可穿戴设备
更能贴合人体，发挥方便、隐秘和安全的特点，柔性电池、柔性屏幕、柔性驱动IC 等柔性电子技术将在可穿戴设备上广泛应用。最后是数据处理技术，运动健康类可穿戴设备可进一步服务于人们的医疗健康中，物联网、大数据、云技术等技术的共同应用保证人体健康数据采集的及时性和正确性，并且通过海量数据分析为用户的健康生活提供可行性建议。此外，未来的通讯系统将以可穿戴设备为中心，通过与手机、电脑、家具和汽车等智能终端相连，实现信息的互联互通，真正实现智能生活。总而言之，可穿戴设备将融入人们生活的方方面面。
3. 面临的挑战
但是，可穿戴设备的发展道路并不康庄大道，其也面临着以下多项挑战。一是智能手机的冲击，虽然智能手机的广泛使用推动了包括可穿戴智能设备在内的移动行业的快速变革，但事实上，消费者对智能手机的坚持却阻碍了他们对可穿戴智能设备的青睐。大多数的可穿戴设备都需要智能手机和平板电脑来帮助观看和追踪数据，这种依赖性使得消费者的购买需求并不强烈。二是缺乏足够的软件和服务，例如对运动健康类可穿戴设备而言，只有在用户关注他们的健康状况时，才能被广泛地使用。但是相应的健康结果无法通过硬件本身来完成，还需要足够的软件和服务的支持。
4. 在工业4.0中的进一步应用
工业4.0的核心是智能制造，其发展愿景是实现智能工厂、智能生产和智能物流。可穿戴设备作为一种智能设备，将其应用于智能制造很容易脱颖而出，发挥功效。如果使用得当，可穿戴设备可以改进操作流程、提高生产效率、强化员工体验。首先在智能工厂的应用中，可穿戴设备可以是工厂生产完全透明化。如可穿戴设备早上可以让员工自动签到，并且引导员工到工作岗位。对于主要依赖机器的智能工厂，可以将生产线的情况及时反映给远程控制的员工，以供实时监控，并且能够及时报警。而当有重大设备发生异常的时候，管理者能够第一时间掌握情况，调配人员紧急维修，缩短停机时间。此外在智能物流中，用户可以通过可穿戴设备实施掌握物品所在的位置及其实时信息。而对于处于物流中端的配送人员，可以通过使用智能眼镜的图像分辨技术来分拣和配送货物，这将明显提高分拣速度并降低出错率。由此可见，可穿戴设备的应用将极大地促进智能制造的发展，加速推动工业4.0化。