CC BY
1
УДК 338.36
ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ КАК ИНСТРУМЕНТ ПЛАНИРОВАНИЯ
ПРОИЗВОДСТВА
В. В. Воробьев Научный руководитель - Г. И. Юрковская
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: vvlad1997@mail.ru
Дополненная реальность представляет собой технологию, способную объединять реальную и виртуальную информацию путем интеграции виртуальных данных в представления реального мира. Планирование производства является перспективной областью применения дополненной реальности.
Ключевые слова: дополненная реальность, производственное планирование.
AUGMENTED REALITY AS A PRODUCTION PLANNING TOOL
V. V. Vorobev Scientific Supervisor - G. I. Yurkovskaya
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: vvlad1997@mail.ru
Augmented reality is a technology that can combine real and virtual information by integrating virtual data into real-world representations. Production planning is a promising area for the application of augmented reality.
Keywords: augmented reality, manufacturing planning.
В современных условиях производители сталкиваются с потребностью сокращения жизненного цикла продукции, вызванной быстро меняющимися требованиями клиентов. Это приводит к растущей потребности в гибких и быстрых циклах реинжиниринга производственных мощностей. Сегодня многие промышленные предприятия используют программные инструменты в процессе проектирования заводов, машин и производственных процессов. Эти инструменты способствуют сокращению затрачиваемого времени и повышению качества процесса планирования производства. Благодаря постоянному давлению на рационализацию, эти виртуальные инструменты становятся неотъемлемой частью основных процессов производителей. Примерами этих инструментов являются CAD-системы для проектирования машин, системы моделирования потоков материалов и системы проектирования компоновок [1].
Данные, генерируемые системой проектирования макетов производства, имеют особое значение, поскольку другие системы (например, системы моделирования) используют заводские макеты в качестве основы. В результате выполненных операций виртуального планирования заводские макеты создаются в 2-D или 3-D моделях. Качество заявленного представления о реальном заводе имеет решающее значение для успешного планирования мероприятий, таких как моделирование потока материала. Часто сохраненные макеты не представляют реальную производственную среду. Это приводит к ошибкам в процессе планирования и, следовательно,
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2020. Том 2
к дорогостоящим перепланировкам. Существующие подходы для проверки результатов различных мероприятий по планированию производства объединяют данные с использованием методов виртуальной реальности. Истинное сравнение с реальной производственной средой требует очень много времени, поэтому для повышения эффективности всей деятельности, связанной с планированием, может быть выявлена потребность в системе, которая проверяет результаты планирования на основе реальной производственной среды.
Основные программные инструменты, используемые при планировании производственной среды, очень полезны, поскольку они помогают пользователю планировать и визуализировать производственную систему. С другой стороны, у них есть один существенный недостаток: только опытные и хорошо обученные специалисты могут работать с этими программными инструментами. Графический интерфейс пользователя очень сложен и интуитивно не понятен для людей, которые не знакомы с программным обеспечением. Знакомство с интерфейсом требует длительного периода обучения для, как правило, большой группы людей (менеджеры, проектировщики, мастера, рабочие на конвейере и т. д.) из разных отделов предприятия, участвующих в процессе планирования. В связи с этим очевидно, что этим лицам необходимо пройти обучение на разных подготовительных тренингах. Таким образом, программные средства должны соответствовать требованиям всех задействованных в процессе планирования лиц.
Планирование производства является перспективной областью применения дополненной реальности. Дополненная реальность (AR) - это технология, которая может объединять реальную и виртуальную информацию путем плавной интеграции виртуальных данных в представления реального мира. Цифровые данные планирования могут быть непосредственно наложены на виды реального завода. Таким образом, мы можем получить синхронизацию реального и цифрового мира, которая выполняется визуально и не требует полностью оцифрованного цеха или реального представления цифровых данных на макете.
В прошлом было создано множество промышленных AR-приложений, но только немногим из них удалось развиться из демонстрационных приложений или прототипов в ценные и устоявшиеся решения. Планирование производства на основе AR-технологии имеет большой потенциал, но требует продуманной реализации, чтобы привлечь клиентов и стать востребованным на рынке решением.
Основной задачей AR-системы является получение информации о маркере (исследуемом объекте) в реальности и вывод на этой основе различных ЗО-положений виртуальных объектов. Эта задача должна быть выполнена очень быстро и без какой-либо внешней помощи вручную. Для создания эффективных AR-приложений в производственной среде решающее значение имеет дальнейшее улучшение существующих систем дисплеев с головным креплением (также головных дисплеев = очки AR) и систем отслеживания на основе машинного видения [2].
Способом настройки такой системы является наложение результатов виртуального планирования на реальную производственную среду с использованием «наголовного» дисплея HMD (англ. Head-mounted display) - устройства, которое проецирует геометрическую графику на окружающую среду. Визуальным сочетанием результатов виртуального планирования и реального производственного окружения пользователи проверяют сгенерированные данные, легко сравнивая различные геометрии, как из реальности, так и из виртуальности. Это позволяет пользователю быстро проверить результаты планирования, обнаружить возможные места столкновений производственной среды предприятия с цифровыми объектами и изменить планы в соответствии с результатами сравнения. Этот процесс улучшает качество данных и, таким образом, позволяет избежать перепланировки. Благодаря наложению объектов реального мира на данные виртуального планирования можно выполнить прямое сравнение обоих миров. Таким образом, ошибки при планировании производственной среды могут обнаруживаться быстрее и эффективнее, что приведет к повышению уровня качества процесса планирования.
Кроме того, гибкое подключение различных инструментов производственного процесса к такой технологии, как дополненная реальность, может послужить основным фактором успеха AR-системы на предприятии в целом. К примеру, системы дополненной и виртуальной реальности все активнее внедряются российскими нефтяными компаниями. В июле 2018 г. «Газпромнефть - смазочные материалы» в партнерстве с HTC и Modum LAB запустили пилотный проект по созданию цифровых образовательных программ с использованием иммерсивных технологий на базе технологий VR. Для эффективного дистанционного обучения в системе созданы точные цифровые модели производственных объектов. Преподаватель при этом может демонстрировать работу оборудования и порядок выполнения действий, находясь на большом расстоянии от обучающегося.
Нефтехимическая компания «СИБУР Холдинг» разрабатывает индустриальную платформу дополненной реальности. AR-платформа предназначена для эффективной коммуникации служб технического обслуживания и ремонта (ТОиР) с территориально удаленными внутренними и внешними экспертами. Программная платформа и AR-очки позволяют специалисту получать дополнительную вспомогательную информацию и советы по выполняемым операциям [3].
Также дополненная реальность, помимо процесса планирования производственной среды, может стать инструментом для решения задач контроля производства:
- данные, отображаемые в очках, можно собирать для создания отчетов по обеспечению качества продукции;
- AR может использоваться в обучении неподготовленных сотрудников, отображая принципы соблюдения маршрутной технологии изготовления продукции;
- дополненная реальность также будет полезна техническим специалистам, использующим визуальный осмотр для быстрого контроля качества и получения информации о неисправных компонентах продукта.
Пренебрежение в данных вопросах может обернуться простоем и потерей запланированных доходов.
Интеграция задач планирования может осуществляться эффективнее с помощью различных виртуальных инструментов планирования, которые требуют взаимодействия со сложными компьютерными моделями заводов, машин и производственных процессов и т.д. Известные методы и средства ограничиваются чисто виртуальным представлением объектов планирования и поэтому требуют полного моделирования производственной системы. Высокие затраты снижают возможные преимущества этих инструментов и этой технологии в целом. Технология дополненной реальности должна стать понятным интерфейсом между реальным и цифровым миром. Она предлагает простую, быструю и удобную возможность для планирования производства с различными конкретными областями применения, такими как анализ размеров производственных площадей или сравнение отклонений между реальными и виртуальными данными.
Библиографические ссылки
1. Системы планирования производства: отечественные компромиссы развития [Электронный ресурс]. URL: http://bigc.ru/publications/other/logistics/system_plan_pr_otech_ kompr_razv.php (дата обращения 04.05.2020).
2. AR в промышленном производстве: что нужно знать о технологии [Электронный ресурс]. URL: https://medium.com/modum-lab/ (дата обращения 05.05.2020).
3. Удаленный эксперт. СИБУР разрабатывает индустриальную AR-платформу на базе технологий дополненной реальности [Электронный ресурс]. URL: https://nangs.org/news/it/ ssha-vnovy-nazvali-rossiyu-odnoy-iz-glavnyh-kiberugroz (дата обращения 04.05.2020).
© Воробьев В. В., 2020
