Technologie rzeczywistości rozszerzonej (augmented reality – AR) i wirtualnej (virtual reality – VR) mogą zrewolucjonizować produkcję, zwiększając widoczność zachodzących w zakładzie procesów, co pociąga za sobą wzrost ich wydajności, poprawę jakości produktu i skrócenie czasu wprowadzenia go na rynek. Wykorzystanie technologii AR i VR wpływa również na wzrost produktywności pracowników oraz poprawę warunków BHP.
Technologie AR i VR, wykorzystujące czujniki, kamery, urządzenia inteligentne, urządzenia ubieralne (wearables) oraz inne rozwiązania Przemysłowego Internetu Rzeczy (Industrial Internet of Things – IIoT), mogą np. usprawnić przeprowadzanie szkoleń z obsługi maszyn. Dzięki takim rozwiązaniom pracownicy, stojąc przed maszynami, otrzymują wizualne informacje opracowane na podstawie praktycznych doświadczeń, co prowadzi do ulepszenia procesów montażu wyrobów oraz konserwacji sprzętu.
Na przykład przy montażu samolotów urządzenie wykorzystujące technologię AR wyświetla obraz podzespołów, na który nałożone są renderowane obrazy specyfikacji, śrub, kabli, części i numerów części. Ułatwia to technikom dokładny montaż ciężkich maszyn, gdyż wykonują oni po prostu wyświetlane przez urządzenie instrukcje. W ośrodku szkoleniowym pewnego producenta samolotów technologia ta umożliwiła technikom zwiększenie wydajności pracy o 30%.
Programy szkoleniowe wykorzystujące symulację VR pomagają nowym pracownikom nauczyć się wykonywania złożonych procesów poprzez zanurzenie się w rzeczywistości cyfrowej (tzw. immersja), odtwarzającej animowaną replikę 3D fizycznie istniejącego zakładu. Metoda ta przyniosła większe wskaźniki retencji pracowników w porównaniu z metodami opartymi na wykładach i czytaniu, szczególnie w przypadku młodszych pracowników, bardziej przyzwyczajonych do środowiska VR. Pewna firma petrochemiczna zaoszczędziła 2 mln dolarów na logistyce dzięki wykorzystaniu symulacji VR do szkolenia pilotów helikopterów z bezpiecznego lądowania na platformie wiertniczej. Ponadto pracownicy tej firmy zapamiętali 75% informacji przekazanych w programie szkolenia.
Technologie AR i VR mogą więc zrewolucjonizować metody szkoleń w przemyśle produkcyjnym. Jednak nie tylko – producenci mogą wdrożyć ich funkcjonalności w wielu działaniach operacyjnych na hali fabrycznej.
Ulepszenie procesu projektowania wyrobów
Technologie AR i VR mogą ułatwić przestawienie się na produkcję zindywidualizowaną i zorientowaną na klienta, przyspieszając proces ulepszania projektu wyrobów. W połączeniu z technologiami tzw. bliźniaków cyfrowych (digital twins) oraz IIoT funkcje technologii AR, polegające na nakładaniu świata cyfrowego na rzeczywisty, oraz możliwości technologii VR dokonywania symulacji za pomocą wizualizacji, efektów akustycznych i doznań dotykowych umożliwiają inżynierom projektującym wyroby generowanie, badanie i testowanie prototypów wirtualnych.
Przemysł motoryzacyjny inwestuje obecnie znaczne kwoty w technologie AR i VR w celu ulepszania procesu projektowania wyrobów. Oprogramowanie do wizualizacji 3D, wykorzystujące technologię VR, pomaga producentom typu OEM zarówno w zmniejszeniu kosztów prototypowania, jak i w ulepszeniu procesu analizowania projektów oraz procesu ich ulepszania na podstawie recenzji użytkowników (feedback loop). To z kolei skraca czas opracowania produktu (project lifecycle) i przyspiesza jego wprowadzenie na rynek.
Realizacja złożonego montażu
Poza szkoleniami z montażu samolotów inżynierowie mogą usprawnić także opracowywanie produktów dostosowanych do potrzeb klienta, wykorzystując oparte na technologii AR systemy instrukcji dla pracowników. Taki system, bazujący na sztucznej inteligencji oraz innych systemach detekcji, wraz z projektorami przemysłowymi o dużym strumieniu świetlnym i wkrętakami dynamometrycznymi, pozwala zagwarantować, że produkty są już za pierwszym razem montowane bez błędów.
W sektorze aeronautyki inteligentne gogle, wykorzystujące technologię AR, umożliwiają technikom precyzyjny montaż oraz instalowanie kabin w samolotach transportowych. Zakładane na głowę urządzenie jest wyposażone w kamerę, która potrafi skanować kody kreskowe wykorzystywane przez techników do odczytu informacji na temat kabiny. Ponadto dzięki tej kamerze technicy widzą układ konstrukcji z oznaczeniami wyświetlonymi jako „rozszerzone” pozycje. Proces oznaczania pozwala technikowi potwierdzać lokalizację oznaczeń i zatwierdzać je za pomocą pozycjonowania z dokładnością co do milimetra.
Zapewnienie wysokiej jakości
Technologia AR może też odgrywać ważną rolę w kontroli jakości wyprodukowanych lub zmontowanych wyrobów. Przemysł motoryzacyjny i lotniczy rozpoczął już wdrażanie gogli i tabletów z technologią AR do kontroli jakości części dostarczanych przez firmy zewnętrzne oraz poprawności umieszczania różnych podzespołów na linii montażowej.
Systemy interaktywnych instrukcji dla pracowników, wykorzystywane przy montażu podzespołów, są także używane do zapewniania wysokiej jakości wyrobów. Narzędzie wykorzystujące technologię AR łączy kamery przemysłowe z projektorami o dużej mocy w celu wyświetlania niezbędnych informacji bezpośrednio na powierzchni roboczej. Otrzymane „płótno cyfrowe” (digital canvas) pozwala technikom na weryfikowanie i zatwierdzanie sekwencji montażowych oraz części używanych do produkcji. Niektóre firmy produkcyjne z branży motoryzacyjnej, które zastosowały systemy LGS (Light Guide System – system wyświetlania instrukcji dla pracowników na miejscu pracy) w miejsce tradycyjnych instrukcji roboczych, informują, że dzięki temu liczba błędów zmalała o 90% oraz skrócił się czas cyklu o 40–50%.
Ułatwienie prac działu UR
Działy utrzymania ruchu w fabrykach mogą wykorzystywać wyświetlacze z technologią AR do sprawdzania stanu technicznego maszyn, co ułatwia wykrywanie problemów. W pewnym przypadku zestaw nagłowny AR, który dostarczał technikowi instrukcji na linii wzroku, pomógł zwiększyć jego wydajność pracy przy oprzewodowaniu skrzynki sterowniczej turbiny wiatrowej o 34%.
Niedawna innowacja w opartym na technologii AR oprogramowaniu wspomagającym utrzymanie ruchu pozwala technikom śledzić położenie nakładki, przy czym treść nie przemieszcza się, gdy użytkownik przesuwa tablet w różne strony.
Uzyskiwanie wsparcia ze strony ekspertów
Zdalna pomoc przy wykorzystaniu rozwiązań AR i VR może połączyć ludzi znajdujących się w różnych miejscach świata w celu wspólnego rozwiązywania problemów. Dzięki temu oszczędza się na kosztach podróży i przyspiesza proces rozwiązania problemu.
Ponadto technologia AR, dostarczająca wrażeń wzrokowych i dotykowych, może być wykorzystana do zdalnego wykonywania zadań za pomocą robotów w niezamieszkanym środowisku. Takie systemy zdalnych operacji umożliwiają inżynierom immersję w interfejsie VR, a następnie sterowanie ruchami robotów przy takich pracach, jak spawanie czy montaż części.
Poprawa bezpieczeństwa pracy
Za pomocą technologii VR może być realizowany zdalny monitoring warunków panujących w niebezpiecznym środowisku, zaś protokoły konserwacji są wdrażane przy użyciu tabletów wspierających tę technologię. To pozwala inżynierom bezpiecznie wdrażać standardy bezpieczeństwa.
Pewna firma górnicza wdrożyła system AR do planowania konserwacji kombajnów ścianowych, przenośników taśmowych i ładowarek górniczych. System ten wykorzystywał symulowane obrazy 3D do wirtualnego odtwarzania warunków panujących w kopalni oraz takich scenariuszy, jak zawalenie się skał pod ziemią. Jego użytkownicy dzięki immersji uzyskują informacje stworzone na podstawie doświadczeń. Ułatwia to poprawę jakości pracy oraz warunków BHP.
W innym przypadku producent OEM z branży motoryzacyjnej wdrożył technologie produkcji wirtualnej w celu zaprojektowania bezpiecznego i wydajnego środowiska pracy. Wykorzystano immersyjną technologię VR wraz z drukiem 3D i przechwytem ruchów całego ciała. Pozwoliło to na zmniejszenie wypadków przy pracy skutkujących zranieniem o 70% oraz ograniczyło problemy ergonomiczne o 90%.
Ulepszenie operacji realizowanych w magazynach
Inteligentne magazyny zrewolucjonizowały praktyki logistyki dystrybucji poprzez zwiększenie precyzji i szybkości realizacji zamówień. Wykorzystują one technologię AR do bardziej efektywnego znakowania, kodowania i zarządzania towarami.
Ponieważ ceny czujników wynoszą obecnie poniżej 10 dolarów za sztukę, zaś wszechobecność telefonii komórkowej rozszerza możliwości technologii IoT, to proces obsługi towarów stał się bardziej systematyczny, co umożliwia dokładne ich pobieranie i pakowanie. Raporty sugerują, że pracownicy magazynów wykorzystujący technologię AR poprawili dokładność wybierania towarów nawet o 300% oraz przyspieszyli swoje działanie o 30%.
Podsumowanie
Technologie AR i VR dokonują obecnie konwergencji z technologią Internetu Rzeczy, tworząc tzw. mieszaną rzeczywistość (mixed reality – MR), która ma dawać bardziej płynne i realistyczne doznania. Działy badawczo-rozwojowe firm z branży są w trakcie prac nad miniaturyzacją urządzeń AR, VR i MR, tworzeniem układów zasilania pozwalających na przedłużone używanie tych urządzeń przed kolejnym ładowaniem baterii oraz zwiększaniem elastyczności komponentów w celu umożliwienia ich użytkowania w różnych środowiskach, np. w niskich lub wysokich temperaturach albo pod wodą.
Dzięki sieciom komórkowym technologii 5G, które mają być wprowadzone niebawem, organizacje mogą wkrótce oczekiwać redukcji swoich kosztów łączności mobilnej, poniesionych w celu masowej implementacji technologii AR i VR. Urządzenie takie jak HMD (head mounted display – wyświetlacz nagłowny), wyświetlające obraz o wysokiej rozdzielczości i kącie widzenia 360°, wymaga strumieni danych o natężeniu od 80 do 100 Mbit/s, co oznacza, że do uruchamiania aplikacji AR i VR z wysoką szybkością wymagane są bezprecedensowe ilości danych przesyłanych w sieci. Aktywne wprowadzanie innowacji ostatecznie pomoże doprowadzić do obniżenia cen urządzeń i technologii, czego wynikiem będzie ich masowa implementacja.
Ramkumar V jest szefem grupy zajmującej się aplikacjami inżynierskimi i rozwiązaniami testującymi w firmie L&T Technology Services.
