Книга «ИНДУСТРИЯ 4.0: Умные технологии – ключевой элемент в промышленной конкуренции». Часть 3. Дополненная и виртуальная реальность

Автор: Евгений Липкин, генеральный директор «Остек-СМТ»

Понятие «дополненная реальность» впервые применил Том Коделл (Tom Caudell), исследователь авиастроительной компании «Боинг» (Boeing), в 1990 году. Он применил этот термин в отношении цифрового дисплея, монтируемого на голову работникам, который помогал им ориентироваться при сборке электропроводки строящегося самолёта. В тот момент под дополненной реальностью понималось совмещение виртуальной и физической реальности, в котором цифровые образы наложены на картину реального мира в целях улучшения восприятия информации.

Позже Рональд Азума (Ronald Azuma) определил дополненную реальность как систему, которая:

  • совмещает виртуальное и реальное;
  • взаимодействует в реальном времени;
  • работает в трёхмерном пространстве.

Часто путают дополненную реальность и виртуальную, но это не одно и то же. Термин «виртуальная реальность» многим известен давно благодаря фантастическим фильмам и аттракционам в парках развлечений. Полностью цифровая альтернатива действительности даёт возможность погрузиться в цифровое пространство с полной иллюзией присутствия, но она оторвана от реального мира, в отличие от дополненной реальности. Это делает её крайне полезной в отдельных задачах разработки и дизайна, но малоэффективной в применениях, где человеку нельзя терять связь с действительностью.

Технология дополненной реальности сегодня имеет применение в различных областях человеческой деятельности.

Приведу пару примеров, которыми человечество пользуется долгие годы.

Системы помощи при парковке автомобиля. На современных автомобилях при движении назад на экране компьютера отображается вид с камеры заднего вида с наложением на неё динамически меняющейся траектории движения автомобиля и индикацией помех на пути.

https://www.soel.ru/%D0%A0%D0%B8%D1%81%201.png
Индикация помех при парковке автомобиля. Показатели с четырёх камер, формирующие обзор 360 градусов. Динамическое изменение и прорисовка траектории. Индикация помех на основе данных ультразвуковых датчиков

Индикация на стекле широко применяется в боевой авиации. Она позволяет пилотам получать важную информацию в виде проекции на лобовом стекле или на шлеме, не отвлекаясь на приборную панель. В последние годы эта технология начала применяться в автомобилестроении.

Не смог удержаться и напомню о том, какой был ажиотаж в 2016 году после выхода игры Pokémon Go, в которой были задействованы технологии дополненной реальности. Я не любитель компьютерных игр, но масштаб бизнес-идеи и результаты её воплощения достойны восхищения.

https://www.soel.ru/%D0%A0%D0%B8%D1%81%202.png
Игра Pokémon Go с использованием технологий дополненной реальности

Но нас интересует актуальность применения технологий дополненной и виртуальной реальности в промышленных нуждах. Для того чтобы понять, насколько далеко зашло применение решений на базе дополненной и виртуальной реальности, обратимся к результатам исследования, проведённого компаниями PwC и Zpryme среди представителей американской промышленности.

https://www.soel.ru/%D0%A0%D0%B8%D1%81%203.PNG
Результаты ответа на вопрос: «Как вы охарактеризуете освоение вашей компанией технологии дополненной реальности?»

Как видно из диаграммы, если ожидания представителей американской промышленности сбудутся, то через пару лет примерно одна треть предприятий будет использовать технологии дополненной реальности в производственных нуждах. Аналогичный прогноз по виртуальной реальности, цифры близкие.

Для того чтобы понять сферы применения этих технологий, обратимся к результатам того же исследования.

https://www.soel.ru/%D0%A0%D0%B8%D1%81%204.PNG
Результаты ответа на вопрос: «Как ваша компания использует технологии виртуальной и/или дополненной реальности?». Респонденты могли выбирать несколько вариантов ответа

Рассмотрим варианты применения возможностей дополненной и виртуальной реальности в данных направлениях.

Разработка изделий и дизайн

Конструирование с помощью технологий виртуальной и дополненной реальности без использования традиционного монитора позволяет конструктору или дизайнеру получить более наглядную картину за счёт возможности «прикоснуться» к объекту, над которым он работает.

Только представьте, что дизайнер автомобиля может присесть в кресло водителя и оценить обзорность стёкол, информативность зеркал и удобство расположения элементов управления, имея лишь цифровую модель.

Применение технологий виртуальной и дополненной реальности при разработке конструкции и дизайна изделий позволяет существенно сократить цикл разработки и затраты за счёт уменьшения числа этапов создания прототипов.

https://www.soel.ru/%D0%A0%D0%B8%D1%81%205.png
Использование очков виртуальной реальности при разработке автомобилей BMW

Виртуальная сборка и оптимизация технологического процесса

Как было сказано в самом начале главы, первое известное применение дополненной реальности в промышленности было в области поддержки работников в процессе осуществления производственных операций. Сегодня цифровые инструкции для работников являются одним из основных применений технологии дополненной реальности.

В основе данного решения лежит наличие цифровых моделей деталей и схемы сборки. Это позволяет, во-первых, смоделировать процесс сборки изделия, во-вторых, на основе схемы сборки разработать цифровые инструкции с применением технологии дополненной реальности, в-третьих, проанализировать эффективность сборочного процесса, выявить слабые места и оптимизировать, в-четвёртых, обеспечить возможность контроля корректности выполнения операций. Последнее возможно при наличии камеры и системы распознавания образов.

Таким образом, технология дополненной реальности позволяет повысить скорость и качество выполнения сборочных операций.

Безопасность и обучение производственным навыкам

Технологии виртуальной и дополненной реальности активно используются при организации обучения. Это касается в основном особо ответственных операций, при выполнении которых крайне высока цена ошибки. Работа с виртуальными моделями позволяет отработать технику выполнения операций без риска ущерба.

Техническая поддержка, ремонт и управление оборудованием

При работе с оборудованием технический специалист может получать цифровые инструкции, схемы, информацию о параметрах работы оборудования и другую важную информацию, которая ему необходима в настоящий момент.

При этом ему не надо отвлекаться на поиск бумажной инструкции по эксплуатации. Благодаря возможности использования умных очков или шлемов с проекционным стеклом руки работника могут быть свободны при изучении необходимых данных.

При осуществлении работ в полевых условиях и отсутствии под рукой необходимой информации сотрудник, находящийся совершенно в другом месте, может выслать своему коллеге необходимую информацию, которая отобразится на доступном устройстве.

https://www.soel.ru/%D0%A0%D0%B8%D1%81%206.png
Применение технологии дополненной реальности в автомобильных технических центрах. Приложение показывает точное расположение скрытых компонентов и кабельных жгутов и предоставляет расширенные инструкции специалисту на планшет

Облегчение доступа к информации

Часто бывает актуально получить детальную информацию о параметрах работы станка или истории сборки изделия. Технология дополненной реальности позволяет получать важную информацию обо всех объектах, находящихся в поле зрения, без необходимости специальных манипуляций.

На едином устройстве могут отображаться персональные сообщения, оповещения об авариях и другая важная оперативная информация.

Очень важно, что информация может быть персонализирована, то есть при взгляде на один и тот же объект через оптику устройства дополненной реальности два сотрудника могут видеть разную информацию в зависимости от уровня доступа и сферы деятельности.

Так, глядя на станок, энергетик увидит отклонения в работе электросети и данные об энергоэффективности работы станка, а технолог – режимы работы, информацию о текущем изделии и т.д.

Коммуникации и взаимодействие при осуществлении логистических операций

Отдельно стоит отметить применение возможностей получения информации об объекте в логистической сфере. Благодаря средствам дополненной реальности работники складов и транспортных компаний могут при взгляде на контейнеры и коробки получать детальную информацию о содержимом, маршруте перемещения груза, сроке хранения, дате отгрузки и даже проблемах в процессе транспортировки.

https://www.soel.ru/%D0%A0%D0%B8%D1%81%207.png
Получение информации о грузе с помощью решения KiSoft Vision (компании KNAPP), использующего технологию дополненной реальности

Удалённая совместная работа

Цифровые технологии открывают массу возможностей для совместной работы. При работе с цифровыми моделями одну и ту же модель могут изучать разные люди, находящиеся в разных географических точках. При этом они могут обсуждать и вносить изменения, которые сразу будут видеть все участники процесса.

Например, дизайнер может предложить «посидеть» в виртуальном салоне автомобиля из примера, приведённого выше, своему коллеге, чтобы узнать его мнение. Коллега при этом может находиться за тысячи километров.

Коммуникации и привлечение клиентов

Всё более широкое применение дополненная реальность имеет в сфере рекламы и коммуникации с потенциальными заказчиками. Очень эффектно выглядит возможность оживить страницы печатного каталога с продукцией.

https://www.soel.ru/%D0%A0%D0%B8%D1%81%208.png
Каталог с использованием дополненной реальности. Технология позволяет при просмотре страницы автоматически вывести на экран трёхмерную модель изделия и изучить её подробнее

Применение технологии дополненной и виртуальной реальности позволяет осуществлять многие операции быстрее, качественнее и эффективнее. Работник со свободными руками, которому раньше требовалась консультация с коллегой (печатной документацией, компьютером и т.д.), теперь может получить информацию, повернув голову, произнеся голосовую команду или нажав на кнопку. Экономия нескольких минут при выполнении одной операции превращается в экономию огромных средств в рамках многотысячной компании, сотрудники которой совершают десятки и сотни операций ежедневно.


Книга «ИНДУСТРИЯ 4.0: Умные технологии – ключевой элемент в промышленной конкуренции»: 

Часть 1. Предпосылки системных изменений

Часть 2. Технологическая основа новой промышленной революции

Часть 3. Дополненная и виртуальная реальность

Часть 4. Симуляция и основы применения аддитивных технологий

Часть 5. Аддитивные технологии: изготовление изделий, постобработка, контроль качества, временные сложности

Часть 6. Горизонтальная и вертикальная интеграция, промышленный Интернет вещей

Часть 7. Облачные технологии и информационная безопасность

Часть 8. Тотальная цифровизация

Часть 9. Развитие аналитических систем

Часть 10. Умные продуктово-сервисные системы

Часть 11. Логистика 4.0

Часть 12. Умное производственное оборудование

Часть 13. Умное производственное оборудование. Продолжение

Часть 14. Эффект от внедрения новых технологий

Часть 15. Преграды на пути прогресса

Часть 16. Умные технологии и люди



Поделиться: