Виртуальная реальность как важнейший инструмент бизнеса во время пандемии Covid-19

Виртуальная реальность как важнейший инструмент бизнеса во время пандемии Covid-19

Виртуальная реальность как важнейший инструмент бизнеса во время пандемии Covid-19

15 декабря 2020


Виртуальная реальность идет во все сферы бизнеса и становится одной из главных технологий 21 века


автор

Александр Климнов, фото habr.com, icad.spb.ru, vuzopedia.ru


Пандемия коронавируса усилила интерес к виртуальной реальности (virtual reality или VR) самым радикальным образом ввиду локдаунов и необходимости продолжения важных разработок в условиях ограничения на перемещение и работу персонала в офисах. Понятно, что ведущие производственные компании (в частности аэрокосмические, автомобильные и нефтегазовые концерны) прекращать свою работу по конструированию новых изделий не могут по причине огромных издержек из-за простоя, но ВР как бы «пошла в низы» бизнеса и стала востребованной и у ритейлеров, дизайн-бюро и даже госучреждений.
1.jpg
Виртуальная реальность – искусственный мир, созданный техническими средствами и передаваемый человеку через его ощущения, прежде всего зрение, а также слух, осязание и проч. VR имитирует как воздействие окружающей обстановки на пользователя, так и его воздействие на искусственную окружающую обстановку, а также ее обратные реакции, передаваемые пользователю при помощи специальных сенсорных устройств, которые связывают его движения с аудиовизуальными эффектами, причем, в режиме реального времени. Таким образом, VR – это новое поколение человеко-машинного интерфейса для наиболее эффективной работы с трехмерной информацией.

Практическое применение виртуальной реальности кроме игровой индустрии (ее, пожалуй, наиболее известное для обычных людей применение), самыми серьезными промышленными компаниями в таких важнейших отраслях как аэрокосмическая, атомная, автомобильная, нефтегазовая, судостроительная и проч., а также все шире применяется при строительстве зданий и транспортной инфраструктуры (включая метрополитен).

В последние годы прогресс в области управления жизненным циклом изделия обуславливается одновременно как быстрым развитием программных средств автоматизированного проектирования (технологии CAD/CAM/CAE/PDM/PLM), так и широким внедрением специализированных средств визуализации для коллективной работы.
5.jpg
Так как почти 4/5 поступающей в мозг информации человек воспринимает визуально, то функциональность индивидуальных средств визуализации, прежде всего, мониторов недостаточна в случаях, когда речь идет о коллективной работе. Как доказала практика, подобные задачи наилучшим образом реализуются системами с «эффектом погружения», воспроизводящими 3D-изображение максимально реалистично, на большом экране в масштабе 1:1, что позволяет работать с виртуальными 3D-моделями, практически аналогичным 3D-моделям, напечатанным на 3D-принтере.

Комплекс центра виртуального макетирования и прототипирования включает систему визуализации с генератором изображения, соответствующее программное обеспечение, системы коммутации, управления и звука, а также устройства интерактивного взаимодействия и обратной связи.

Такой центр решает задачу виртуального прототипирования/макетирования самого изделия, процесса его производства или процесса эксплуатации. Такие преимущества центра виртуального прототипирования позволяют головной проектной организации координировать огромное количества разнородных данных как от собственных, так и сторонних разработчиков и подрядчиков. Это объясняет, почему данный центр требуется в первую очередь генеральному конструктору (руководителю программы) головного предприятия.
По аналогии с существовавшими во времена СССР (т.е. еще три десятилетия назад) вычислительными центрами, в центр визуализации получают доступ все заинтересованные подразделения организации (не только подразделения, вовлеченные в процесс PLM, но также коммерческие и маркетинговые подразделения), при этом специалисты центра помогают решать и прикладные задачи по виртуальному прототипированию и визуализации.

Для погружения в виртуальную реальность используются различные технические средства: от самых простых шлемов виртуальной реальности (преимущественно для геймеров) до сложных VR-систем вроде комнаты виртуальной реальности (CAVE). Они позволяют человеку ощутить себя присутствующим в другом мире или реалистично увидеть перед собой прототип какого-либо изделия, строения или предмета, существующего пока только в чертежах. Например, компания VE Group предлагает четыре типа систем виртуальной реальности: VE HMD, VE CADWall, VE CAVE и VE Panorama, где:
VE HMD – полноценное решение на базе шлема виртуальной реальности, используемое для обучения персонала, визуализации дизайна и архитектурных решений, а также поведенческих исследований.
VE CADWall – проекционная стереоскопическая система виртуальной реальности с одним широким экраном, размер которого может достигать 10 и более метров, а его разрешение – нескольких миллионов пикселей, что обеспечивает достаточный уровень погружения и интерактивности для коллективной работы группы экспертов из различных областей знаний.
VE CAVE – комната виртуальной реальности, представляющая собой многогранную (от трех до шести экранов) проекционную систему 3D-визуализации, которая позволяет одновременно нескольким пользователям совместно манипулировать сложными 3D-моделями в масштабе 1:1 и обеспечивает наибольший эффект погружения, доступный на данный момент времени.
VE Panorama – панорамная система визуализации, имеющая цилиндрический экран (до 180 градусов) и разрешение в несколько миллионов пикселей, что обеспечивает достаточный уровень погружения и интерактивности для коллективной работы группы экспертов из различных областей знаний, а также впечатляющие презентации.
4.jpg
Комнаты VR по проекционной технологии CAVE намного дороже шлемов VR, так как требуют отдельного помещения, соблюдения определенных технических условий, а также стоят крайне дорого, так по данным Lokheed Martin Corporation (LMC) затраты на ее VR для проектирования истребителя F35 составили $6,7 млн, но при этом дали эффект в $75–100 млн, т.е. коэффициент эффективности инвестиций составляет 13–15 к одному затраченному доллару. Примерно такие же данные озвучивают и автомобильная и нефтегазовая отрасли.

Кстати, компания LMC даже вывела «параметр Х» – приблизительную оценку стоимости исправления ошибки на разных стадиях проектирования и(или) технологии производства изделия. Так, не замеченная сразу и не исправленная ошибка уже через год удорожает стоимость ее устранения в 2–5 раз, а через 5 лет – уже в 10 раз. Таким образом, отработка изделия при помощи комплекса ВР еще на ранних стадиях проектирования позволяет избежать дорогостоящих и хлопотных корректировок и исправлений на завершающих стадиях разработки (снижение стоимости разработки составляет 15–30%), а также отработать технологию его производства, включая виртуальное взаимодействие со сторонними производителями комплектующих, заказчиками и субподрядчиками, что касается как промышленных изделий, так и строительных объектов. Появляется возможность предварительного проектирования и процесса эксплуатации при исключении дорогостоящих физических макетов, повышается общее качество изделия и его потребительские свойства включая его эргономические параметры, а также такие аспекты как сборка и разборка (ремонтопригодность), ну а производственные работники получают возможность виртуальной тренировки на т.н. «процедурных тренажерах» всех стадий производства изделия. Создаются также обучающие ролики работы экспертов в реальном времени, что в 10 раз (!) быстрее, чем при их ручной разработке.

Тем не менее, центрами виртуального прототипирования (различных конфигураций) располагают такие «гранды» как: NASA, Boeing, Northrop Grumman Corp., United Technologies Corporation, Lockheed Martin Corp., Airbus/EADS, Embraer, BAE Systems, Thales, Dassault Aviasion, AVIC1 (Китай), AVIC2 (Китай), АВТОВАЗ, Ford Motor, GM, Great Wall, Groupe PSA, AREVA, CEA (французское агентство по ядерной энергетике), EDF, BP, Роснефть, «Лукойл», Chevron, Total и многие другие.
6.jpg
Технологии не стоят на месте, так при строительстве метро начали применять BIM-технологию, т.е. создание полной трехмерной цифровой модели здания (в частности станции метро), которая учитывает его функциональные и физические характеристики, применяемые материалы и массу других свойств, влияющих на стоимость и методику ведения строительства.

Профессор НИТУ Александр Панкратенко так охарактеризовал данную концепцию: «Наша модель позволяет не только рассмотреть все основные этапы строительства станции, от подготовительного периода и сооружения монтажного котлована до строительства перегонных тоннелей, но и эффективно управлять строительными процессами, нивелируя негативное влияние непрогнозируемых и неожиданно возникающих факторов».
7.jpg
Панкратенко и его коллеги по университету создали первую подобную 3D-модель на основе станции метро «Улица Строителей» перспективной Троицкой линии и подходящих к ней перегонных тоннелей в рамках реализации проекта совместно с АО «Трансинжстрой». Все элементы 3D-модели наделены качествами и свойствами реальных конструкций и материалов, используемых для строительства.

Так, проектировщик может увидеть проект проектируемого здания/помещения в VR как 3D-модель в масштабе 1:1 ,что позволяет лучше оценить качество проектирования, а также эргономические характеристики объекта, что невозможно сделать при традиционном подходе, т.е., рассматривая 3D-модель просто на экране даже большого монитора. Вместе со специалистами из отделов логистики и безопасности они могут согласовать расположение оборудования в помещении, организацию производственных мощностей и протестировать сценарии работы и соответствие требованиям безопасности до введения здания в эксплуатацию.

Виртуальное здание можно демонстрировать внутренним и внешним заказчикам проекта, партнерам и инвесторам. Кроме того риэлторы могут продемонстрировать будущую квартиру или офис покупателям, которые в VR-шлемах могут пройтись по будущему жилью или офису и оценить как планировку, так и отделку помещений.

Подобная особенность модели позволяет конструкторам, строителям или заказчикам в любой момент изучать или изменять характеристики материалов и конструкций, необходимых ГОСТов и стандартов в любой точке объектов. Одной из важных проблем строительства метро выступает, то, что в зону строительства часто попадают существующие подземные коммуникации и наземные объекты, в ВР кроме, прочего, позволяет максимально точно определить стоимость работ и построить календарный график строительства всего объекта.

Практическое использование модели сможет обеспечить эффективное взаимодействие между всеми участниками строительного процесса, в том числе инвесторами, заказчиками, проектировщиками и подрядчиками, а также вести жесткий контроль сроков строительных работ и расходования материальных ресурсов.
Пример: Safran Nacelles, меньше, чем за год сэкономила 300 000 евро за счет инвестиции в систему VR. Французская компания стала разрабатывать новые гондолы всего за 42 месяца, а ранее этот процесс длился 60 месяцев. Кроме того, Safran Nacelles смогла сократить срок разработки проекта на 8 месяцев при том, что длительность проекта предполагалась в районе около 18 месяцев. Таким образом, экономия составила 40% от бюджета.

Как подчеркивают российские ученые, их модель стала лишь первым шагом на пути широкого внедрения BIM-технологий в практику городского подземного строительства. Кроме того, внедрение ее в учебный процесс позволит вывести подготовку инженерных кадров на качественно новый уровень, соответствующий современным мировым достижениям в области цифровых технологий в строительстве.

Кстати, обсуждение проекта не с чертежами и изображением на мониторе, а с прототипом в масштабе 1:1 снижает затраты и время на подготовку к макетной комиссии. Такая визуализация создает своего рода общий «язык», на котором могут говорить все участники процесса: как инженеры-конструкторы, так и генеральные директора с заказчиками. Кроме того, наглядная проверка проекта и возможность его пощупать (практически в прямом смысле слова) помогает выявить ошибки на ранних стадиях проектирования.

Пример: Автомобильная компания SEAT за счет использования виртуальной реальности уменьшила продолжительность производства и сократила количество макетов прототипов автомобилей. За время разработки новой модели автомобиля анализируется до трех миллионов деталей, а за счет технологий просмотра в VR, где модель представлена в реальном масштабе, время анализа конструкции и количество физических прототипов удалось сократить до минимума, а в итоге благодаря данному подходу сократить время разработки автомобиля и освоения его в производстве.

Применение виртуальной реальности позволяет также готовить персонал в целом и молодых специалистов, в частности, путем тестирования на 3D-макетах зданий, что позволяет снизить затраты на обучение для работы со сложным оборудованием, исключает его поломки и возможные внештатные и, вообще, аварийные ситуации, вызванные недостаточной квалифицированностью персонала. В реальной жизни такие имитации производить или очень сложно и даже опасно, или просто невозможно, а VR позволяет подготовить персонал к аварийной ситуации и, вообще, к любому развитию событий.
2.jpg
При проектировании, например, цехов можно параллельно обучать операторов и сборщиков, которым на них предстоит трудиться. В результате уже при запуске обновленного участка его сотрудники могут сразу же начинать продуктивную работу, а не тратить время на обучение. Также в VR отлично удается тестирование настроек заводских линий в области скорости производства и качества выпускаемой продукции, которые могут происходить параллельно.

Пример: компания Ford Motor смогла сократить количество травм на производстве на 70% и снизить эргономические проблемы на 90% при помощи VR лаборатории. Улучшение и повышение безопасности монтажной линии и рабочего пространства оператора, анализируется более чем 52-мя датчиками, которые располагаются на теле человека (своего рода эргоскелет). Они считывают движения и передают координаты в базу данных. Эргономисты затем по полученным данным, могут воспроизвести определенные сценарии и, тем самым, обезопасить жизнь рабочему.
3.jpg
Еще одна выгода виртуальной реальности: экономия на командировках разработчиков. Применение шлемов VR и соответствующего ПО позволяет производить обсуждения проекта сразу большим количеством участников из разных подразделений и разных городов, находящихся не в одном помещении и даже не в одном городе, но находящихся в едином виртуальном пространстве. Коллективное обсуждение и демонстрация проекта в VR сокращает затраты на командировки и время на согласование проекта. Это же касается и решения маркетинговых и логистических проблем, а в условиях пандемии коронавируса и локдаунов в ряде ведущих европейских стран, зачастую единственной возможностью проведения такой работы.

Пример: французский национальный космический центр CNES, благодаря использованию средств виртуальной реальности смог сэкономить почти год при разработке проекта Callisto, рассчитанного на 4 года. В системе САПР проектировался ракетный ускоритель, а VR использовали для подробного разбора летательного аппарата и вспомогательных элементов для запуска. Это позволило обсуждать проект удаленно, подобрать инструменты, необходимые для сборки, размер здания, процесс транспортировки на место старта, а также протестировать всю систему в целом. Данный проект доказал возможность одновременного решения различных задач.
В итоге можно утверждать, что за рубежом VR уже давно стала незаменимым помощником при решении промышленных задач и становится таковой для отечественных производственных компаний самого разнообразного профиля. Именно благодаря применению VR-технологий для решения разнообразных проблем ведущим мировым корпорациями удалось в ряде случаев сэкономить от 8 до 12 месяцев от общего времени на разработку проекта и при этом снизить на 70% количество травм на новом производстве, а также на 90% избавиться от эргономических проблем.

Среди российских компаний, ориентирующихся на использование виртуальной реальность для решения бизнес-задач выделяются такие как «Алроса», «АгроТехХолдинг», «Синара – Транспортные Машины», «Северсталь». В наибольшей степени выделяется стратегия цифровизации компании «Газпром нефть», которая включает многие инновационные технологии, где VR отведена роль инструмента для обучения сотрудников по охране труда и промышленной безопасности, которой поставлена задача снизить риски на 30% к 2025 году. Кроме того, согласно дорожной карте с помощью VR будут реализовываться до 90% инженерных моделей, что должно сократить сроки проектирования на 10%, сроки строительства – на 7%. За последние 2 года сформированы AR/VR-лаборатории такими известными большими компаниями как Сбербанк, Ланит, Сибур и прочими.


Подписаться

Подписаться бесплатно.


  • Комментарии
Загрузка комментариев...

Европейский автомобиль Года – объявлена финальная семерка претендентов

Европейский автомобиль Года – объявлена финальная семерка претендентов

Жюри Европейского конкурса Car of the Year 2021 определило шорт-лист из 7 претендентов на титул

12.01.2021

Илон Маск стал богатейшим человеком планеты на росте акций Тесла

Илон Маск стал богатейшим человеком планеты на росте акций Тесла

Взлет акций Tesla Inc. раздул личное состояние Илона Маска до $185 миллиардов

08.01.2021

«Автомобиль 2021 года»  – шорт-лист всемирно известного конкурса

«Автомобиль 2021 года» – шорт-лист всемирно известного конкурса

Утвержден финальный список из 29 претендентов на звание Car of the Year 2021

30.12.2020

Советские автомобили и мотоциклы все еще составляют 1/18 от российского парка ТС

Советские автомобили и мотоциклы все еще составляют 1/18 от российского парка ТС

Парк автомобилей и мотоциклов, выпущенных при СССР все еще составляет 4,5 млн

28.12.2020

Английский стартап предложил устройство для сбора резиновой пыли от шин

Английский стартап предложил устройство для сбора резиновой пыли от шин

Студенческий стартап The Tire Collective получил престижную премию James Dyson Award за эффективный способ сбора резиновой пыли от автопокрышек

27.11.2020

Авария электромобиля Тесла едва не закончилась пожаром домов в Орегоне

Авария электромобиля Тесла едва не закончилась пожаром домов в Орегоне

Врезавшийся на скорости 160 км/ч в дерево электромобиль Tesla Model 3 сохранил жизнь водителю, но едва не поджег рассыпавшимся аккумулятором близлежащие дома

26.11.2020

Возврат к списку