Představení projektu
V roce 2017 jsme založili společnost DORPS s.r.o. s cílem poskytovat smysluplná řešení v oblasti digitalizace s využitím inovativních technologií. Hledali jsme inovativní výzvy, které by spojily softwarové inženýrství, systémovou integraci a vývoj softwaru na zakázku pro uspokojení potřeb klientů.
Začali jsme budovat naše know-how v oblasti smíšené reality (MR), která nabízí spojení virtuálního světa s reálným. Viděli jsme velký potenciál pro implementaci a využití této technologie v různých oblastech, jako je vzdělávání, zdravotnictví nebo průmysl.
V rámci studie jsme hledali vhodné zařízení, které by bylo možné použít k vytvoření prostředí smíšené reality. Na základě výsledků studie byly vybrány holografické brýle Microsoft Hololens 1. Tyto holografické brýle obsahovaly hloubkovou kameru, která umožňovala přesnější mapování fyzického prostoru, a tedy i lepší manipulaci s virtuálními objekty v něm.
S naším partnerem, společností S-Innovations, která se zabývá systémovou integrací, jsme rozvinuli diskusi o vytvoření hardwarového a softwarového řešení pro jejich koncového zákazníka, výrobní společnost zaměřenou na výrobu pro různé průmyslové odvětví.
Požadavky a potřeby
Při návrhu řešení jsme se zaměřili také na následující potřeby projektu:
kompatibilita s nástroji CAD (SolidWorks a AutoCAD) pro vytváření virtuálních modelů
výběr vhodných SW nástrojů
integrace s dalšími systémy
přesnost měření a mapování fyzického prostředí
optimalizace 3D modelů a výkonu
komplexnost - pokrytí oblastí od vizualizace, přes školení až po konfigurace
náklady na řešení - splnění ekonomické návratnosti investice do 3 až 5 let
Popis řešení
Formou podrobné studie jsme specifikovali výhody využití smíšené reality v průmyslovém odvětví. Následně jsme začali realizovat komplexní návrh řešení pro tento průmysl na základě požadavků koncového zákazníka s přihlédnutím k úskalím, která s sebou smíšená realita přináší.
Výsledkem návrhu byly 4 aplikace pro smíšenou realitu a sada nástrojů, které tato řešení pro smíšenou realitu podporují.
Tvorba vizualizací
Základem celého komplexního řešení byla aplikace pro tvorbu vizualizací a sada nástrojů, které byly následně využívány a postupně rozšiřovány při vývoji dalších aplikací.
Iniciativa
Průmyslové podniky čelí při přechodu na automatizované výrobní systémy řadě výzev. Většina z nich vzniká při zavádění nových komplexních výrobních linek, kdy se nepředvídané problémy často řeší "za pochodu" ve fázi ověřování provozu nebo prostřednictvím nákladného a časově náročného používání modelů v reálném měřítku.
Konečný klient řešil vážné problémy s novou výrobní linkou a jejím umístěním ve stávající výrobní hale. Kromě časové ztráty znamená přepracování stávajících modulů nové výrobní linky obrovský nárůst nákladů, a tím i výrazný posun v návratnosti vložených prostředků.
Použitím aplikace pro 3D vizualizaci lze těmto problémům předejít a ušetřit náklady a čas. Aplikace je vhodná jak pro tvorbu nových projektů, tak pro korekci stávajících, nevyhovujících řešení. Přesné rozměry reálných strojů s ohledem na prostorovou orientaci, vzdálenosti mezi stroji a optimální prostor pro obsluhu strojů poskytuje výstup pro ověření a schválení investorem. Po důkladné kontrole a schválení investorem nebo zadavatelem je celý výrobní proces (strojů a zařízení, např. nové montážní/výrobní linky) předán k realizaci. Následně jsou stroje a zařízení přesunuty a ukotveny přímo do reálného prostředí bez jakýchkoli finančních ztrát způsobených chybami.
Funkce aplikace
Aplikace umožňuje vizualizaci 3D virtuálních objektů a jejich lokalizaci v reálném fyzickém prostředí uživatele. Je určena především pro použití v průmyslu, obchodě a službách.
Pomocí holografických brýlí, které uživatel používá při práci, se snímá skutečný prostor, v němž se uživatel pohybuje. Uživatel umístí vybraný objekt z katalogu 3D modelů do svého reálného prostoru. Po působení gravitace model spadne buď na podlahu, nebo na jiný fyzický či virtuální objekt. Uživatel může dále využívat sadu nástrojů, mezi které patří např:
manipulace s objekty, jako
je přesouvání, otáčení a
škálování
měření vzdálenosti, ať už
mezi dvěma virtuálními
objekty, dvěma fyzickými
objekty nebo jejich
kombinací
detekci kolizí mezi
virtuálními objekty, ale také
mezi fyzickým a virtuálním
objektem
vytvoření osmiúhelníkového půdorysu
skenovaného prostoru
spolu s umístěnými 3D
virtuálními objekty
Konstrukce větších objektů
Od vizualizační kompozice se pozornost zaměřila na vývoj aplikací a nástrojů souvisejících s oblastí konstrukce větších objektů v prostoru.
Iniciativa
Každý typ výroby klade specifické nároky na strojní vybavení, mobilitu, zásobování, velikost místností, osvětlení, sanitární zařízení, vzduchotechniku, manipulační plochy, sklady atd. Obrovskou výhodou námi vyvinutého nástroje je možnost snadno zapojit do projekčních prací odborníky, budoucí uživatele prostor. S nasazenými holografickými brýlemi si mohou "projít" své budoucí pracovní prostory a zhodnotit je z hlediska vhodnosti pro plánované pracovní úkoly, ergonomie, bezpečnosti atd. Mohou projektanty upozornit na možná rizika nebo "slabá místa" projektu. Výsledkem bude dokonale navržené pracoviště bez nutnosti dodatečných a nákladných úprav.
Funkce aplikace
S holografickými brýlemi můžete začít stavět na zelené louce, od přízemí až po nejvyšší patro. Projekce neomezeného počtu architektonických prvků umožní jejich dokonalé umístění v reálném prostoru. Technologie podporuje tvorbu stavebních projektů od samého počátku, ať už se jedná o halové objekty, jejich vnitřní části, jako jsou stěny, dveře, okna, příčky, ale také optimalizuje proces realizace menších projektů, jako jsou přístavby nebo přestavby stávajících budov, skladů apod.
Školení zaměstnanců
Od navrhování pracovišť jsme se přesunuli k dalšímu problému souvisejícímu se správným užíváním a provozem pracovišť, a to ke školení pracovníků.
Iniciativa
V době přetrvávajícího nedostatku kvalifikované pracovní síly se žádný podnik neobejde bez vlastního systému školení nových zaměstnanců. Pomocí metody učení se praxí prostřednictvím vizuálních vjemů se nové znalosti osvojují nejrychleji a hlouběji se vryjí do paměti, čímž se zkracuje doba potřebná pro zaškolení zaměstnanců. Kvalita školení rozhoduje o výkonnosti budoucího pracovníka.
Pokud není možné školit pracovníky na skutečných strojích, ať už z kapacitních důvodů, nebo kvůli riziku poškození zařízení, lze tuto metodu učení využít také prostřednictvím smíšené reality
Funkce aplikace
Aplikace integruje dva nejdůležitější prvky vzdělávacího procesu - komplexní vizuální projekci a osobní přístup profesionálního školitele. Díky holografickým brýlím vidí pracovník realistické modely strojů, zařízení nebo výrobků v reálném prostředí.
Školitel si připraví školicí materiál v administrativní části aplikace, kde nastaví školicí proces formou kroků. Školitel může zadávat různé doplňující informace, animace nebo poznámky. Zároveň definuje závěrečný test, který má pracovník na konci školení absolvovat.
Aplikace v holografických brýlích zobrazuje proces školení, kroky, modely a činnosti, které má pracovník v rámci školení provést.
Opravy a údržba
Poslední část navrhovaného řešení je rozšířením předchozí výukové aplikace týkající se údržby v reálném provozu. V této oblasti vyvinula společnost DORPS aplikaci, která účinně usnadňuje a zkracuje dobu oprav a údržby.
Iniciativa
Každý výpadek výrobní linky znamená obrovské ztráty, které se úměrně zvyšují s délkou odstávky. Rychlý servisní zásah je v takových případech klíčový. Pomocí holografických brýlí lze servisního technika provádějícího opravu nebo údržbu na výrobní lince snadno navigovat.
Díky pokročilým senzorům a přenosu dat se principy tzv. vzdálené údržby již využívají v mnoha vysoce robotizovaných výrobních odvětvích. Podle analýzy společnosti ABB lze například až 60 % poruch robotů řešit na dálku. Díky kombinaci smíšené reality s odbornými znalostmi není nutné, aby technici na pracovišti trávili několik dní studiem rozsáhlých manuálů - odborník je může vést vizuálně, protože "vidí", co dělají, a zároveň dokonale rozumí fungování celého výrobního systému.
Funkce aplikace
Technik se může předem připravit na plánovanou údržbu nebo opravu. Součástí pokynů je také seznam nástrojů a dílů, které jsou k realizaci potřeba. Technik si může ještě v holografických brýlích projít celý návod krok za krokem s jednotlivými úkony, které bude muset na svém pracovišti provést. Návod si může v holografických brýlích projít také na místě, kde má být oprava provedena.
V případě potřeby může využít vzdálenou údržbu, tj. prostřednictvím holografických brýlí zavolat specialistovi a sdělit mu aktuální situaci. V takovém případě ho vzdálený specialista, který vidí celou situaci, instruuje při opravě.
Zhodnocení a přínosy projektu
Při návrhu a implementaci takto komplexního řešení jsme dbali na to, aby byly nástroje oddělitelné a snadno znovu použitelné. To vytvořilo základ softwarové sady nástrojů pro smíšenou realitu, kterou nyní nazýváme DORPS DEX.
Zkušenosti ukazují, že řešení založená na kombinaci reálných obrazů s 3D virtuálními dvojčaty reálných objektů poskytují nesporné výhody.
Technologický pokrok ve výrobě a průmyslu jde ruku v ruce s inovativními řešeními. Ta přinášejí významné výhody v podobě optimalizace finančních, časových a výrobních nákladů. Naším hlavním cílem je navrhovat a vyvíjet řešení využívající tyto technologie a přizpůsobovat je jakýmkoli potřebám našich klientů.