Producenci poszukujący sposobów na szybkie rozwiązywanie złożonych problemów, występujących w fabrykach, budynkach i aplikacjach sterowania procesami technologicznymi, wykorzystują obecnie coraz częściej technologię rozszerzonej rzeczywistości (ang. augmented reality, AR).
Samodzielne holograficzne urządzenie komputerowe jest przeznaczone do dostarczania generowanego wirtualnie trójwymiarowego widoku AR danych procesowych, który może być wykorzystywany w połączeniu ze zintegrowanym oprogramowaniem sterującym i nadzorującym proces produkcji (HMI/SCADA). Aby zrozumieć zalety takich nowych narzędzi warto czasem sięgnąć do historii i przyjrzeć się dokładnie ewolucji technologii w produkcji i automatyce sterującej procesami technologicznymi.
Koncepcja programowalnego sterownika logicznego (PLC) powstała prawie 50 lat temu, zaś jej skutków można doświadczać w większości współczesnych rozwiązań automatyki przemysłowej. Niedługo potem pojawiło się oprogramowanie na bazie komputerów PC, chociaż jego najwcześniejsze wersje były głównie oparte o tekst.
System operacyjny Microsoft Windows oraz wykorzystanie graficznego interfejsu użytkownika (GUI) utorowało oprogramowaniu automatyki drogę do monitorowania i sterowania sprzętem za pomocą dwuwymiarowych symboli graficznych. Oprogramowanie to w ciągu następnych lat zwiększyło swoje możliwości i stało się bardzo złożone. Co więcej, w przypadku procesorów ewolucja ta następowała nawet szybciej, od 32-bitowych do 64-bitowych, a to właśnie procesory wprowadziły zmianę paradygmatu w świecie sterowania procesami technologicznymi. Najważniejsze dane mogły być zbierane z zawrotną prędkością, zaś poprzednie obrazy dwuwymiarowe, wykorzystywane w oprogramowaniu HMI/SCADA, mogły być teraz renderowane na trójwymiarowe, dając prawie realistyczne odtworzenie podłączonych obiektów i środowisk.
Te postępy technologiczne posłużyły jako podstawowe elementy konstrukcyjne do tworzenia przyszłych innowacji. Sterowniki PLC spowodowały konieczność opracowania układów sterowania opartych na komputerach PC, co doprowadziło do ułatwienia pracy operatorom interfejsów GUI oraz do postępu w przetwarzaniu grafiki. Następnym krokiem jest wykorzystywanie holograficznych urządzeń komputerowych z “cyfrowymi bliźniakami”.
Dodatkowe funkcje oparte na lokalizacji
Kompatybilność z holograficznymi urządzeniami komputerowymi jest jedną z licznych cech technologii AR i mobilności danych, dostępnych w produkcji lub aplikacjach związanych ze sterowaniem procesami technologicznymi. Dodatkowe funkcje nowoczesnego oprogramowania HMI/SCADA, oparte na lokalizacji to:
- NFC (ang. near field communication – komunikacja bliskiego zasięgu). Pozwala ona użytkownikom na uzyskanie połączenia z dowolnym obsługiwanym urządzeniem, bez potrzeby tworzenia fizycznego (przewodowego) kanału komunikacji. Daje to użytkownikom możliwość zdalnego monitorowania lub konfigurowania danych i ustawień, z automatycznym połączeniem i bez potrzeby tworzenia dodatkowej infrastruktury
- GPS (ang. Global Positioning System, globalny system nawigacji satelitarnej). System GPS wykorzystuje dane dotyczące szerokości i długości geograficznej do wyświetlania danych związanych z lokalizacją i sprzętem. Użytkownicy mobilni mogą oglądać informacje, które zostały wstępnie skonfigurowane w zależności od ich fizycznej lokalizacji.
- OCR (ang. optical character recognition, zestaw technik lub oprogramowanie służące do rozpoznawania znaków i całych tekstów w pliku graficznym o postaci rastrowej). Technologia OCR umożliwia urządzeniom mobilnym wykorzystywanie informacji uzyskanych na podstawie zeskanowanych standardowych znaków alfanumerycznych).
- Kody kreskowe. Ten typ skanowania pomaga zapobiegać błędom operatorów, poprzez wykorzystanie fizycznych tagów związanych ze sprzętem
- Kody QR (ang. quick response code, kod szybkiej odpowiedzi). Pozwalają one użytkownikom na skanowanie wstępnie ustanowionych fizycznych kodów QR, znajdujących na urządzeniu i uzyskiwanie w czasie rzeczywistym danych bieżących i historycznych, dotyczących tego urządzenia.
Korzyści z wykorzystywania technologii AR
Typowy scenariusz rozszerzonej rzeczywistości w Przemyśle 4.0 może obejmować szkolenie, symulację, utrzymanie ruchu, zdalną pomoc lub inne przypadki wykorzystania. Na przykład technik, używający zintegrowanego urządzenia z oprogramowaniem HMI (interfejsu człowiek-maszyna), może spojrzeć na sufit i zobaczyć odpowiednie informacje na temat systemu ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC), rozmieszczenia sprzętu oraz parametrów, takich jak ciśnienie i natężenie przepływu. Instalacje i agregaty ukryte w ścianach i nad sufitami podwieszonymi także mogą być wizualizowane, wraz z komunikatami dotyczącymi ich bieżącego statusu. W ten sposób można szybciej wykryć i naprawić błędy.
Jeśli np. system wentylacji nie działa poprawnie może okazać się, że błąd tkwi nie w wentylatorze, tylko w zasilaniu. Taki przypadek można szybko zobaczyć w środowisku AR. Operator systemu może wtedy wywołać odpowiednie schematy obwodów i stany sygnałowe. Dokumentacja, taka jak instrukcja serwisowa, może także być otwarta w sposób uwzględniający kontekst.
Celem tych scenariuszy AR jest szybkie odnajdowanie rozwiązań problemów występujących w fabrykach, budynkach i złożonych środowiskach, zawierających wiele zasobów. Pracownicy wyposażeni w rozwiązania takie jak zintegrowany interfejs HMI, mogą za pomocą podłączonego urządzenia natychmiast skontaktować się z serwisem i dostarczyć lub otrzymać informacje na temat naprawy, wraz z odpowiednimi hologramami interaktywnymi.
Rozszerzanie możliwości technologii AR
Deweloperzy i użytkownicy wciąż powiększają granice obszaru tego, co jest możliwe do wykonania za pomocą sprzętu i oprogramowania AR. Dokładnie tak, jak w przypadku ewolucji technologii produkcji i sterowania procesami technologicznymi w początkowym okresie wykorzystywania sterowników PLC, od systemu DOS i dwuwymiarowych interfejsów graficznych, do 64-bitowego przetwarzania danych, nieuniknione jest, że powstaną nowe pomysły rozszerzenia obecnie istniejących możliwości technologii AR.
Autorka: Melissa Topp, jest starszym dyrektorem d/s marketingu globalnego w firmie Iconics Inc.
