Применение виртуальной реальности для работы с цифровыми моделями

Виртуальная реальность – искусственное воссоздание ситуации компьютером, при котором окружение пользователя воспроизводится в деталях и задействованы все его органы чувств. Для передачи объемного изображения сейчас чаще всего используются шлемы VR, а для генерации изображения - персональные компьютеры с современными графическими картами. Главным аспектом VR является не только синтез ощущений, но еще и обратная реакция на действия человека в этом пространстве. Главное для человека - это восприятие, сильно связанное с вестибулярным аппаратом. Наблюдая мир через монитор, мы не воспринимаем его реальным, живым, мы не ощущаем там своё присутствие, и в связи с этим мы не воспринимаем его корректно. С этим связано много иллюзий и ошибок восприятия, которыми пользуются режиссеры, операторы и художники.

Если бы у нас не существовало объёмного восприятия, мы воспринимали бы окружающий мир так же, как картинку в мониторе, что привело бы нас к постоянным столкновениям с объектами вокруг нас, бесконечным спотыканиям и невозможностью хватать предметы. VR даёт восприятие глубины, объема и расстояния, именно поэтому эффективность VR, как показывает аналитика по уже внедрённым проектам, даёт многократное преимущество перед тем, что использовалось прежде, в анализе и обсуждении 3D-чертежей изделий, что повышает точность и безопасность создаваемых объектов, тем самым сокращая время от идеи до реализации, и экономит деньги.

Первые технологии VR появились во второй половине прошлого века и прошли огромный путь развития за этот промежуток времени, эволюционировав от оборудования, занимающего несколько этажей, до компактного и лёгкого шлема. Традиционно виртуальную реальность принято ассоциировать с игровой индустрией, но на деле в ней задействовано менее 2 миллионов шлемов из реализованных 20 миллионов. Порядка 70% шлемов задействованы в бизнесе и промышленном применении.

На данный момент виртуальная реальность помогает решать широкий спектр различных проблем, неизбежно возникающих в процессе производства. В 21 веке компании сталкиваются с такими сложностями, как большие затраты времени и ресурсов на согласование проектов, высокая стоимость ошибок, совершённых на этапе проектирования, сложность оценки эргономики и удобства обслуживания ещё не реализованного проекта, высокая стоимость макетов и невозможность быстро посмотреть различные конфигурации, травматизация сотрудников и порча дорогостоящего оборудования в связи с недостатком практического опыта у работников.

Технология VR позволяет разрешить эти проблемы посредством переноса в неё всех данных о физическом объекте и процессов проектирования и обучения. Когда компания начинает использовать цифровые двойники объектов, проектировать модели в наглядном 3D формате совместно с удалёнными офисами и обучать сотрудников не по сухим инструкциям и не на дорогостоящем оборудовании, а в виртуальной реальности, результаты не заставляют ждать: резко снижаются затраты на командировки, сроки и средства на выполнение опытно-конструкторской работы, риски возникновения аварийных ситуаций, затраты на обслуживание оборудования, ошибки и простои, время на согласование проекта и приёмку рабочей документации, зато эффективность обучения и коммуникации значительно возрастает вместе с эксплуатационными характеристиками объекта и качеством, точностью дизайна проекта.

Многие компании по всему миру уже опробовали VR для решения своих проблем. С чем конкретно они столкнулись и как им помогло использование виртуальной реальности – именно об этом мы вам сейчас расскажем.

Случай 1: Проблема: несовершенство процессов проектирования

Эффект от внедрения VR: использование виртуальной реальности помогает значительно повысить скорость согласования и проектирования, особенно если задействованы удалённые офисы, с которыми теперь можно обсуждать визуализированный объект без дорогостоящих командировок, даёт возможность обкатки технологии до её физической реализации.

Пример: компания Синара-транспортные машины занимается производством локомотивов, и они хотели усовершенствовать процессы их проектирования. В результате внедрения технологии VR согласование тактико-технических характеристик стало намного быстрее, и в связи с этим значительно сократилось время проектирования новых локомотивов. Появилась возможность полноценной обкатки технологии, которая не могла быть реализована с помощью предыдущего ПО компании, возможность демонстрации новых локомотивов клиентам, возможность масштабирования технологии на другие подразделения. Для внедрения технологии были приобретены лицензии на ПО, 2 шлема HTC Vive, один ноутбук.

Случай 2: Проблема: слишком высокие затраты на согласование проектов

Эффект от внедрения VR: благодаря технологии виртуальной реальности совместная работа с удалёнными офисами не требует ни временных, ни финансовых затрат, проблема может обсуждаться в режиме реального времени в дистанционном формате. Также технология позволяет обнаруживать ошибки на стадии проектирования, что позволяет сократить как количество ошибок, так и их стоимость.

Пример: Центр технологий судостроения и судоремонта хотел снизить затраты на согласование проектов. С использованием VR стало доступно обсуждение проекта в масштабе 1:1, коллективная работа над проектом, визуализация 3D модели продукции на всех этапах жизненного цикла, от проектирования до утилизации, проверка интерьера и экстерьера, работа с CAD-моделями, выявление ошибок, “виртуальные прогулки” по моделям, анализ возможности выполнения технических работ в маленьких или тесных помещениях, разработка и обкатка рабочих технологий параллельно с созданием изделий и многое другое.

В результате снизились финансовые и временные затраты на командировки и обучение, сократились количество ошибок, их стоимость, время на аналитику, на согласование проекта, сроки на его реализацию, повысилось качество принятия решений и качество построенного объекта с точки зрения эксплуатации. Для решения была использована 4-х экранная система Barco-I-Space, включающая в себя специализированные компоненты для 3D визуализации, обеспечения работы с CAD/CAM/PLM пакетами, интерактивного взаимодействия с САПР, обратной тактильной связи с 3D моделями.

Случай 3: Проблема: сложность демонстрации крупных объектов на выставках

Эффект от внедрения VR: с помощью виртуальной реальности можно визуализировать продукты компании, демонстрировать модели в масштабе 1:1 без серьёзных финансовых затрат на транспортировку и аренду площади под объект, презентовать цифровые модели и показывать сразу несколько проектов.
Пример: Концерн Моринформсистема-Агат часто сталкивался с проблемой слишком больших затрат на демонстрацию продукции на выставках и невозможностью презентовать весь ассортимент в связи с габаритностью изделий. В результате использования VR снизились затраты на выставочные площади за счёт отказа от натурных прототипов, появилась возможность презентовать всю продукцию, в том числе ту, которая ранее не могла быть представлена на выставке, и, в качестве приятного дополнения, компания стабильно привлекает внимание посетителей самим фактом использования технологии. Решение было осуществлено с помощью шлемов VR HTC Vive.

Случай 4: Проблема: в связи с недостатком опыта работники получают травмы на производстве

Эффект от внедрения VR: обучение и тестирование персонала на основе прототипа в масштабе 1:1 позволяет повысить скорость и качество обучения, снизить вероятность аварий и поломок, сделать подготовку специалистов к работе со сложным оборудованием менее затратной, дав им возможность получить реальный опыт без риска повредить оборудование. Также использование VR может ускорить процесс запуска проекта, если, например, вести обучение будущих операторов цехов параллельно с проектированием этих самых цехов.

Пример: автоконцерн Ford сократил количество травм на производстве на 70%, используя VR-лабораторию. В концерне стремятся оптимизировать и обезопасить рабочее пространство операторов и всю монтажную линию. Действия человека регистрируются более чем полусотней датчиков, расположенных на его теле, информация о движениях переносится в базу данных, и специалист по эргономике может на основе этой информации отыграть и проверить различные сценарии, чтобы максимально обезопасить труд работников концерна.

Случай 5: Проблема: из-за большой номенклатуры и маленького числа сотрудников в процессе монтажа происходит много ошибок и тратится много времени на поиск карт и обучение сотрудников

Эффект от внедрения VR: использование VR позволяет сократить путь к необходимой технологической карте, сократить количество ошибок благодаря более качественному обучению сотрудников, которое становится таковым благодаря подробной и наглядной инструкции, сочетанию различных каналов восприятия и высокой включенности сотрудников в обучение с помощью новейших технологий. Ещё при помощи VR можно сымитировать внештатную ситуацию без финансовых затрат и не подвергая сотрудников реальной опасности, но давая им возможность получить практический опыт.

Пример: Кировский завод (а именно - завод буровых технологий) нуждался в уменьшении числа ошибок, связанных с большой номенклатурой и малым количеством сотрудников. Они обратились к использованию AR, дополненной реальности, шлем AR даёт возможность визуализации, притом реальный и виртуальный объект синхронизированы. В результате использования AR подготовка специалистов стала быстрее и качественнее, обучение новых сотрудников монтажу стало проще и вариативнее, поскольку в обучении стало возможно применять различные сценарии. Для реализации проекта были использованы шлем смешанной реальности Meta 2 и графическая станция в форм-факторе ноутбука.

Это лишь малая часть примеров использования технологии VR для качественных структурных изменений. На данный момент компании активно внедряют технологию VR в свои производства, но это происходит, к сожалению, очень медленно. На рынке не хватает кадров, умеющих обращаться с виртуальной реальностью, а те, что есть, зачастую плохо обучены, поэтому активнее всего технологию внедряют в сферу образования. РУДН, БГТУ им. Шухова, Московский Политех, ДВФУ, ЮФУ и многие другие ВУЗы уже широко используют VR и подготавливают специалистов, которые будут свободно обращаться с технологией VR.

vrconcept.net