Kiterjesztett valóság az ipar 4.0-ban

Az egyre inkább összekapcsolt iparágban számos folyamat virtuálisan leképezhető. A „vegyes valóság” az ipari gyártás minden területe számára érdekes – az üzemtervezéstől az ügyfélkapcsolatig. Ezért a kiterjesztett valóság (AR) nemcsak a játék-, szórakoztató- és távközlési iparágak számára fontos, hanem az Ipar 4.0 számára is.

Vegyes valóság, virtuális valóság és kiterjesztett valóság

Amikor az ipar 4.0 digitális eszközeiről van szó, a kiterjesztett és virtuális valóság alkalmazások rendszeresen szerepelnek az említett lehetőségek között. Sok más technológiával összehasonlítva azonban hatásuk csekélynek tekinthető.

A Deloitte Insights Readiness Report 2020-as eredményeit áttekintve kiderül, hogy mely technológiák bírnak nagyobb jelentőséggel a vállalatok számára:

  • A Dolgok internetét (IoT), a mesterséges intelligenciát (MI), a felhőinfrastruktúrákat, valamint a big data rendszert vagy big data elemzéseket nemzetközileg az ipar 4.0 legfontosabb pilléreinek tekintik.
  • Ezt követi a nanotechnológia, a fejlett robotika és az érzékelők.
  • A jelentés szerint a kiterjesztett valóság a 3D nyomtatással, a kvantum- és a peremhálózati számítástechnikával együtt a kevésbé releváns technológiák közé tartozik.

A virtuális eszközök használata azonban számos lehetőséget kínál a teljes ipari termelés számára.

Kiterjesztett valóság – mi ez?

A Pokémon Go játékalkalmazás sikere óta a kiterjesztett valóság a legtöbb ember számára ismerőssé vált. Az AR népszerű eszköz a valós világ és a digitális információ összekapcsolására, és gyakran használják számítógépes vagy videojátékokban, a közösségi média alkalmazások fotó- és videószűrőiben, illetve oktatási és tanulási projektekben.

A kiterjesztett valóság a következő lényeges feladatot teljesíti: Segítségével a valós környezetet digitális (vizuális vagy hang) elemekkel lehet kiegészíteni, illetve átfedni. Csak a szükséges felszerelésre van szükség. Mivel az alkalmazások speciális AR-szemüveggel, valamint mobileszközökkel, például okostelefonokkal és táblagépekkel is használhatók, a rendszer nagyon felhasználóbarát.

Az alapvető követelmények a következők:

  • virtuális és valós tárgyak kombinációja valós környezetben,
  • interaktív működés és
  • a virtuális és valós tárgyak valós idejű regisztrálása egymással.

Különböző AR módszerek a vizualizációhoz

A jelölőket általában az AR-rendszerek működéséhez használják. Ezek segítenek a virtuális objektumok helyzetének és tájolásának helyes megítélésében a valós környezetben. Vannak olyan módszerek is, amelyek nem igényelnek jelölőket, mint például a Natural Feature Tracking (Természetes Tereptárgy-követés, NFT) vagy a Simultaneous Localisation and Mapping (szimultán helymeghatározás és térképezés, SLAM).

Ezeket a különböző rendszereket használják a megjelenítéshez:

  • A fejre szerelt kijelzők (HMD) a híres szemüvegek vagy sisakok. Ezeket jellemzően teljesen virtuális környezetű VR-alkalmazásokhoz használják, de a kiterjesztett valósághoz is használhatók.
  • A mobil kijelzők, azaz az okostelefonok és a táblagépek az ipari kontextuson kívül is ismertek. Néhány alkalmazásukról már az elején említést tettünk. A termelésben a mobil eszközök segítenek az összetett termékek vagy folyamatok egyszerű módon történő feltérképezésében.
  • A Spatial Augmented Reality (térbeli kiterjesztett valóság, SAR) rendszerek másképp működnek, mivel projektorokat használnak. A virtuális elemeket közvetlenül a valós tárgyakra vetítik.

A térbeli számítástechnika az AR-alkalmazásokkal összefüggésben különböző virtuális rétegek egymásra helyezését jelenti. A szükséges adatokat például egy AR-felhőben kell tárolni. Így a vizuális ábrázolás összekapcsolható az érzékelőkből származó valós idejű adatokkal, a termelési mutatószámokkal vagy más IoT-objektumokból származó információkkal.

Előnye, hogy a vizualizáció ezen formája lehetővé teszi a kéz nélküli megoldásokat, ami azt jelenti, hogy a kézi munkafolyamatokat digitális információkkal ellátva vagy távoli asszisztensi rendszerek által irányítva lehet elvégezni.

Munka a vegyes valóságban

A kiterjesztett valóság a vegyes valóság része. A valós és a virtuális környezetek összekapcsolását írja le; a valósak a gyárcsarnokok, a gépek és a személyzet, a virtuálisak pedig a legkülönbözőbb forrásokból származó adatok.

Az AR-alkalmazások megmutatják, hogyan néz ki ez a kapcsolat a gyakorlatban. A kiterjesztett virtualitás a vegyes valóság egyik alkategóriája. Bár a kiterjesztett virtuális alkalmazások és eszközök a virtuális valósághoz hasonlóan a virtuális szintre összpontosítanak, mégis kapcsolódnak a valós környezethez.

Ezek fontos tényezőt jelentenek a tervezésben, mert például az új perifériák (például a kesztyűk) segíthetnek az ergonómiai és teljesítménymérések rögzítésében a munkahelyek tervezéséhez. A kiterjesztett valóság alkalmazási területei elsősorban a gyártás területén találhatók.

Az AR erősségei és gyengeségei a termelésben

Az ipari vállalatok szkepticizmusa az AR-alkalmazások gyártásban történő alkalmazásával kapcsolatban abból fakad, hogy nem lehetett kellőképpen felmérni a hatásukat. A kiterjesztett valóság nem valósítható meg a megfelelő technikai felszerelés nélkül, így a szükséges beruházásoknak pozitív hatást kell kifejteniük.

Együttműködő kutatási projekt vizsgálja az AR hatását

A Müncheni Műszaki Egyetem (TUM), a Wisconsin-Madison Egyetem és a mainzi állami kórház kutatócsoportja az AR hatását vizsgálta az ipari gyártásra (Seeing the Bigger Picture? Ramping up Production with the Use of Augmented Reality. Manufacturing & Service Operations Management 2022) közös terepkísérletekben. A projekt kérdései, amelyet egy technológiai vállalat végzett:

  • Milyen gyorsan tanulnak meg a munkavállalók új feladatokat végezni AR-támogatással és anélkül?
  • Számít a feladat összetettsége?
  • Hogyan befolyásolják az AR-alkalmazások az alkalmazottak azon képességét, hogy javaslatokat tegyenek a folyamatok optimalizálására?

Az AR-alkalmazások termelékenységre gyakorolt hatása a legnyilvánvalóbb. A kutatók megfigyelték, hogy az AR-szemüveg segítségével még az összetett feladatokat is jelentősen gyorsabban lehetett elvégezni (átlagosan 44 százalékos időmegtakarítás). Még az egyszerűbb feladatok elvégzése is körülbelül 15 százalékkal kevesebb időt vett igénybe az AR-támogatással.

Az AR előnyeinek és hátrányainak helyes értékelése

Hátránya: a technikai segítségnyújtás csökkenti a tanulási hatást. A feladat elvégzéséhez szükséges információ nem szívódik fel olyan mélységben, mint az analóg munkavégzés során. Ez viszont az innovációs potenciálra is hatással van – a tanulmány eredményei szerint több hasznos fejlesztési javaslat érkezett attól a csoporttól, amelyik AR-technológia nélkül dolgozott.

A kutatók szerint az AR-alkalmazások a legnagyobb pozitív hatást azokon a területeken fejtik ki, ahol a folyamatok optimalizálása nagyrészt vagy teljesen befejeződött. Az AR olyan termelési területeket is támogat, ahol rövid ütemidőre van szükség, így növelve a termelékenységet.

Sok vállalat azonban rendkívül különböző felhasználási módokat talál az AR technológiákra az ipari gyártáson belül.

Az AR technológia alkalmazási területei az Ipar 4.0 területén

Bár az AR-alkalmazások az Ipar 4.0 más kulcsfontosságú iparágaihoz képest némi lemaradásban vannak, sok gyártó már használja a kiterjesztett valóságban rejlő lehetőségeket. Az alkalmazási területek nagyon változatosak, és korántsem korlátozódnak a jól koordinált termelési folyamatok még gyorsabbá tételére.

Támogatás összetett összeszerelési feladatokkal

Ahogy a Prof. Dr. David Wuttke által vezetett kutatócsoport fenti tanulmánya már megmutatta, az AR az összetett feladatok jelentős megkönnyítését jelenti. Ez a helyzet az összeszerelősorok esetében is, mivel a termékek és folyamatok egyre összetettebbé válnak.

Az alkatrészek sokaságát rendkívül precízen és időnyomás alatt kell összeszerelni. A kihívás ugyanaz marad, függetlenül a késztermék méretétől.

Az új termékek azonban megnehezítik az összeszerelést, ami késlelteti a folyamatokat. Ennek oka többek között az új összeszerelési útmutató és annak bemutatása. A PDF dokumentumok, amelyeket gyakran használnak a szükséges információk megszerzésére, túl sok időt vesznek igénybe.

AR-támogatással azonban az információ könnyen hozzáférhetővé és jól láthatóvá tehető. Az AR-támogatás hangvezérléssel történő használata szintén segít felgyorsítani a folyamatot, mivel a dolgozóknak szabad a kezük, és nem kell megszakítaniuk az összeszerelést a szükséges információk megszerzéséhez.

Az AR használatának ez a módja nem új, azonban a technológiai fejlődésnek köszönhetően a szükséges berendezések és a kapcsolódó szoftverek sokkal olcsóbbak, mint 20 évvel ezelőtt. Ennek eredményeképpen az ilyen AR-alkalmazásokat ma már szélesebb körben használják. A repülőgép-technológiában például, ahol az összeszerelés lényegesen nagyobb méretekben történik, kivetítőket használnak az egyes alkatrészek pontos helyzetének bemutatására.

A karbantartási folyamatok egyszerűsítése

A termelési létesítmények karbantartása gazdasági szempontból kritikus tényező. Az Ipar 4.0 célja a váratlan termelési leállások csökkentése a termelési létesítmények automatizálásával és karbantartásuk megtervezésével.

A nagyrészt vagy teljesen automatizált gépkarbantartás lehetőségei nélkül is központi szerepet játszik az idő. Ha a karbantartási eredményeket és célokat kézikönyvekbe kell átvinni, a folyamatok késnek, és a szükségesnél tovább tartanak.

Az AR technológiával a célok és eredmények összehasonlítása párhuzamosan történhet egy AR kijelzőn. Ebben az esetben a hangvezérlés is segít a kézikönyv egyszerű használatában, miközben a kezek szabadon maradnak.

A HoloLens technológia egyesíti a karbantartási szolgáltatást, a virtuális modelleket és a modern kommunikációs csatornákat. Így a karbantartó technikusok hozzáférnek minden lényeges információhoz (például műszaki adatok stb.), ezeket összehasonlíthatják a virtuális modellekkel, és a karbantartást szabad kézzel végezhetik.

A műszaki támogatásnak ehhez még csak nem is kell a helyszínen tartózkodnia: az összes szükséges vizsgálati lépés a HoloLens segítségével továbbítható a helyszíni technikusnak. Az AR-szemüveg két irányban működik:

  • A helyszínen lévő szakember a kijelzőn keresztül látja a pontos utasításokat a szakszerű karbantartáshoz, és pontos, lépésről lépésre történő utasításokat kap.
  • A központban lévő támogató csapat a szemüvegen keresztül közvetlen rálátással rendelkezik, és távolról is elvégezheti a karbantartást.

A modellekből származó adatokkal együtt az ilyen beavatkozásokat előre meg lehet tervezni és sokkal gyorsabban be lehet fejezni.

Az együttműködésen alapuló munkamódszerek előmozdítása

A HoloLens alkalmazás az AR-alkalmazások egy másik lehetőségét vetíti előre: a kollaboratív megoldások javítását és a szakértői tudáshoz való könnyebb hozzáférést. Ez megkönnyíti a karbantartási és szervizmunkák koordinálását és elvégzését, még nagyobb termelési környezetben is.

Az AR-technológia célja a szakképzett munkaerő hiánya miatt sok vállalatnál meglévő munkaerőhiány megszüntetése. Az AR-alkalmazásoknak köszönhetően a szakértők bárhonnan hívhatók anélkül, hogy a helyszínen kellene lenniük. Ezért már nem szükséges, hogy a szükséges szakértelem házon belül álljon rendelkezésre.

Az alkalmazottakat a szakemberek a távjelenlétnek és az üzemi helyzet közvetítésének köszönhetően irányíthatják. Az együttműködésnek ezen formája osztályokon, részlegeken és üzemeken átívelő lehet. Ez a tudásátadás akár képzési célokra is felhasználható – egyfajta „cselekedve tanulásként”, képzett műszaki személyzet közvetlen felügyelete mellett.

Az ügyfélkapcsolatok javítása

Hasonlóan a gyártók is használhatnak AR-alkalmazásokat az ügyfelek támogatására. Különösen akkor, ha olyan tanácsadásról van szó, amelyet a gép- és berendezésgyártóknak kell nyújtaniuk a bonyolult termékekhez.

Az AR technológia sokkal jobb vizualizációt tesz lehetővé – magukról a termékekről, az egyes alkatrészekről vagy a gépek és rendszerek működésbe való integrálásáról. Ezért a vásárlók nem csak arról kapnak képet, hogyan működik egy termék, hanem annak térbeli méreteiről is a kívánt helyen.

Ezenkívül a módosítási kéréseket közvetlenül az ügyféllel lehet megvitatni és átvinni a virtuális modellekbe.

Segítség a minőségbiztosításban

A termékek és alkatrészek virtuális modelljei az AR-eszközökkel együtt a minőségbiztosításban is használhatók. A kijelzők segítségével az eredeti és a modell összehasonlítható az átfedésen keresztül. Ha vannak eltérések a gyártó előírásaitól, ezeket közvetlenül az átfedésen lehet jelölni.

Ez a nagyobb projektekre is vonatkozik. Az Airbus vállalatnál például a vegyes valóság alkalmazásokat arra használják, hogy a technikusok számára teljes digitális modelleket és vázlatokat biztosítsanak, hogy a gyártás során ellenőrizni tudják a szerkezeti szerelvényeket. Ez segít jelentősen lerövidíteni az akár 80 000 konzol ellenőrzését.

A termelési területek jobb tervezése

Az AR-technológia segítségével a gyártási területek vagy teljes gyártóüzemek modelljei kivetíthetők a valós környezetre. Ily módon lehetőség nyílik a gépek, a raktárterületek, a szállítás, a közlekedés és a menekülési útvonalak tervezésének ellenőrzésére az üzembe helyezés előtt – és ezek optimalizálására, ha a helyszínen utólagos fejlesztések szükségessége merülne fel.

Alkalmazási példák AR-ra: Gyakorlati meglátások

Az AR-technológia fent leírt alkalmazási területei sok vállalatnál már nem csak elméleti megfontolások. Valójában már a mindennapi munka szerves részének tekintik őket.

Új gyártósorok telepítése a Toyota Motor Corporationnél

A Toyota Motor Corporation AR-alkalmazásokat használ az új és meglévő gyártósorok és gyárépületek karbantartásának és telepítésének egyszerűsítésére a globális telephelyein. A technológia több szinten is segít.

Kihívások

  • Szakértők jelenléte: A munka ellenőrzése, a potenciálisan veszélyes problémák megoldása, bonyolult munkák elvégzése, például nagy gépek mérése – számos ilyen folyamat általában szakértők és/vagy engedéllyel rendelkező technikusok jelenlétét igényli, akiknek kifejezetten e célból kell a nemzetközi helyszínekre utazniuk.
  • Szigorú kommunikációs irányelvek: A bizalmas adatok kezelésére szigorú szabályok vonatkoznak a Toyota valamennyi tevékenységében, a központoktól a helyi kirendeltségekig. Ez magában foglalja a szoftvereket, kamerákat és egyéb végberendezéseket is, amelyek lehetséges biztonsági réseket nyitnak. Ez megnehezíti a távoli helyszínek közötti kommunikációt.

Megoldások

  • Biztonságos felszerelés: A kommunikáció és az információáramlás javítása érdekében a Toyota biztonságos eszközökre támaszkodik. Ezek közé tartozik például a Vuforia Chalk (a PTC vállalattól) a távoli segítségnyújtáshoz.

Az eszköz számos funkcióval rendelkezik, mint például élő videó és hang, valamint digitális megjegyzések hozzáadásának lehetősége a valós idejű nézethez. A biztonság érdekében az eszközt a Toyota számára testre szabták, és előre telepítették a vállalatoknál kölcsönözhető mobileszközökre.

  • Távoli szakértők AR segítségével: Az AR-technológia használata a Toyotánál klasszikus példája annak, hogyan lehet egy adott problémára vonatkozó szakértői tudást nagy távolságokra is elérhetővé tenni. Így a telepítés és karbantartás során végzett összes munkafolyamat közvetlenül kísérhető távolról mobiltelefonon vagy táblagépen keresztül. A helyszínen lévő technikus pontos utasításokkal van ellátva.

Nemcsak az utazások számát csökkenti, hanem azt az időt is, amely egyébként a gépi mérésekhez szükséges lenne. Ezenfelül ezzel az eljárással elkerülhetők a végrehajtási hibák.

Kiterjesztett valóság képzési célokra a BMW Csoportnál

A TUM tanulmányának az AR hasznos alkalmazásáról szóló eredményeivel ellentétben a BMW Csoport talált egy olyan megközelítést, amely a technológia alkalmazottainak képzésére használja a technológiát. Valójában a logisztikai és minőségbiztosítási (például a festőműhelyben végzett) komissiózási műveletek koordinálása mellett ez az AR-alkalmazások legfontosabb felhasználási területe.

Az üzemi környezetbe helyezett videók és utasítások segítségével számos összeszerelési lépést kell bemutatni. A videók az adott munkavállalóhoz igazíthatók, és tetszés szerint előre- és visszatekerhetők.

A gyakorlatokat egy oktató kíséri élőben. Olyan konkrét kérdésekre tudnak válaszolni, amelyek túlmutatnak a videón és az oktatási tartalmon. Az AR-technológia lehetővé teszi, hogy egyszerre több alkalmazottat képezzenek ki.

A vállalat szerint a képzési ajánlatot jól fogadják. Összességében a képzési videók biztosítják a kívánt tanulási célok gyorsabb elérését. Az összeszerelés esetében az értékelés eltérő: Itt a BMW Csoport nem lát hozzáadott értéket az AR-alkalmazásokban, bár kétségtelenül vannak alkalmazási lehetőségek. A hangsúly azonban ezen a területen is a lean folyamatokra helyeződik.

HoloLens kísérleti projekt a Skodánál

A Skodánál 2021-ben indult egy kísérleti projekt, amelynek célja az AR-szemüvegek különböző felhasználási lehetőségeinek tesztelése. Az alkalmazási területek többek között a következők:

  • a karbantartás optimalizálása a kézikönyvek, karbantartási ellenőrző listák és hasonló dokumentumok azonnali kivetítése révén, miközben a technikusok keze szabadon marad;
  • Képzések, amelyek kiegészíthetők például párhuzamos videokonferenciákkal.

Az AR-projekt céljai is eltérőek. Ezek a nagyobb munkabiztonságtól (például az alacsonyabb hibaarány révén) az osztályok és helyszínek közötti jobb kommunikáción át a rövidebb karbantartási folyamatokig terjednek.

A „játékos” elemeknek ösztönzőként is kell szolgálniuk a fiatalabb munkavállalók számára, és meg kell könnyíteniük a műszaki szakmákhoz való hozzáférést.

AR alkalmazása a Volvo Csoportnál a munkavállalók megtartásáért

A Toyota Motor Corporationhöz hasonlóan a Volvo Csoport is a PTC Vuforia eszközére támaszkodik AR-alkalmazásaihoz. A technológiát a vállalat különböző területein használják. Az egyik fontos cél, hogy a Volvót vonzó, innovatív munkáltatóként pozícionálják.

A kiterjesztett valóság ebben nagy szerepet játszik, mert a vállalat szerint különböző munkavállalói és pályázói csoportokat tud megszólítani:

  • A meglévő alkalmazottak aktívan részt vesznek az új folyamatokban, és így hozzájárulnak a tudásátadáshoz. Ez különösen a motorok minőségellenőrzése és minőségbiztosítása terén teszi lehetővé, hogy a régóta dolgozó szakemberek know-how-ját összegyűjtsék, és azt korszerű módon készítsék elő a fiatalabb munkatársak számára.
  • Az AR-technológiák általában nagy érdeklődésre tartanak számot a pályázók körében. A megfelelő eszközök használatával a Volvo Csoport kétféle előnyre is szert tesz.

Egyrészt erősítik a márkát, mint modern technológiai vállalatot, és ezáltal a munkáltatói vonzerőt. Másrészt az AR-alkalmazások jelentősen megkönnyítik és lerövidítik az új alkalmazottak szükséges képzését.

Összességében a kiterjesztett valóság célja, hogy csökkentse a munkavállalók kognitív terhelését, ugyanakkor elősegítse a tanulási képességet. Az AR technológiákat ezért egyre inkább olyan területeken alkalmazzák, amelyek nem automatizálhatók, és emberi képességekre és elemzésekre támaszkodnak.

Sokoldalú eszköztár a gyártáshoz

Az AR technológiákat számos üzleti és termelési területen használják. A minőség-, költség- és időbeli javulás elérésének támogatására szolgálnak.

Ehhez azonban az alkalmazásokat a különböző területek követelményeihez kell igazítani. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a kiterjesztett valóság nem képes minden gyártási folyamat esetében a kívánt optimalizálást biztosítani.

Mindazonáltal az esettanulmányok az AR-alkalmazások erejét mutatják, különösen a karbantartás, a szervizelés, az összeszerelés, a minőségellenőrzés és a képzés terén. Emellett olyan átfogó előnyökkel is jár, mint például a vállalaton belüli, valamint az ügyfelekkel és partnerekkel való kommunikáció javítása világszerte, a nap 24 órájában, megszakítás nélkül. Ebben a tekintetben az AR a lehetséges alkalmazások széles skáláját kínálja, ami hozzáadott értéket jelent az ipari termelés számára.

Total
0
Shares
Előző bejegyzés

Európa legkörnyezetbarátabb épületei

Következő bejegyzés

Termékismertető: Útmutató lépésről-lépésre a megfelelő oszcilloszkóp kiválasztásához

Kapcsolódó bejegyzések