Как использовать технологии виртуальной и дополненной реальности в судостроении

Судостроительная отрасль является одним из перспективных направлений применения технологий виртуальной (VR) и дополненной (AR) реальности.

Технологии виртуальной и дополненной реальности уже активно используются для решения инженерных и конструкторских задач в производственных процессах ведущих мировых производителей. По данным исследовательской компании IDC, в ближайшие годы продажи VR/AR-средств будут расти в среднем на 198% в год и к 2022 году достигнут $143,3 млрд по всему миру.

По оценке Институтом современных медиа (MOMRI), флагманскими отраслями промышленности, внедряющими VR/AR технологии, являются атомная энергетика, авиастроение, производство вооружения и судостроение. Технологии VR/AR используются в этих отраслях для проектирования и обучения. Компании уже имеют парк соответствующего оборудования и заинтересованы в обновлении программного обеспечения и аппаратуры.

Основные отличия между AR и VR-технологиями

Дополненная реальность (AR)	Виртуальная реальность (VR)
В дополненной реальности гарнитура проецирует компьютерные трехмерные голограммы в поле зрения пользователя, но пользователи по-прежнему могут видеть реальную среду. Дополненная реальность реагирует на изменения реального мира.	Очки виртуальной реальности отображают компьютерные данные на 360 градусов. Виртуальная среда полностью заменяет реальный мир, не реагируя на его изменения. При этом пользователь может воздействовать на нее.

CADMATIC для VR/AR

C 2016 года команда CADMATIC ведет планомерную разработку новых инструментов для VR/AR. С учетом потребностей потенциальных клиентов в первую очередь была начата разработка специализированного решения CADMATIC для дополненной реальности. Данная технология, помимо интеграции данных с аппаратурой, требовала разработки дополнительного приложения. Выбор был сделан в пользу разработки функционала дополненной реальности на базе гарнитуры MS HoloLens.

Гарнитура HoloLens позволяет загружать 3D-модели и обеспечивает просмотр в том числе в офлайн режиме. Также очки позволяют получить атрибуты объекта, измерить расстояние и наложить цифровые модели на реальные объекты, то есть перевести 3D-модель в дополненную реальность, хранить уже доступную информацию и накладывать данные в реальном масштабе поверх существующих элементов и конструкций.

Наиболее подходящей платформой для работы с HoloLens оказался сервер eShare, где все данные по проекту связаны централизованно. На данный момент CADMATIC поддерживает все возможности дополненной реальности через приложение eShare для HoloLens для первого и второго поколения очков.


Возможные сценарии применения технологий VR/AR

VR меняет «правила игры» в судостроении

VR-технологии уже сейчас играют большую роль в оцифровке судостроительной промышленности, превращая тяжелые инжиниринговые процессы в удобные, наглядные и выгодные.

Одной из основных задач судостроительной отрасли является проектирование судов при одновременной экономии времени и денежных средств. В связи с этим, первое решение, связанное с виртуальной реальностью, заключается в улучшении качества рассмотрения проектов, что позволяет исправлять проектные ошибки на ранних стадиях.

Примером оптимизации процессов в судостроении до и после внедрения VR являются физические прототипы различных частей судна. Если на стадии обсуждения проекта необходимо изменить дизайн конкретного пространства, на изменение физического прототипа из дерева или пластика могут уйти дни, а то и недели, прежде чем он будет проверен и принят. Воспроизведение модели судна в специализированных программах для дизайна и рендерной подготовки, также потребует много времени и сил. В то же время интегрируя модель CADMATIC с VR гарнитурой, например, посредством ее визуализации в eShare или eBrowser, все компоненты судна могут быть визуализированы в виртуальных системах без дополнительной конвертации и прочих задержек. Это позволит сэкономить время и избежать дорогостоящих переделок.

Вторым примером использования VR является управление большими проектами. Крупнотоннажные суда и корабли, как правило, являются единственными в своем роде. В этом случае очень важен качественный анализ состояния проекта на каждом этапе его реализации. Необходимо убедиться в соответствии проекта с техническими требованиями и стандартами, правильности выполнения операций по техническому обслуживанию, а также эргономики отдельных объектов согласно требованиям заказчика. Все эти ключевые задачи проекта можно легко решить с помощью VR.


Работа c VR-гарнитурой

Другие сценарии применения VR:

• Интеграция основного инженерного модуля по CADMATIC Outfitting, через Inspection View для проверки и оценки корректности 3D модели судна на соответствие требованиям заказчика. Целевой аудиторией в данном процессе будет выступать генеральный проектировщик, а сама технология будет идеальна для проведения совещаний и более детального рассмотрения технических особенностей судна на ранних этапах проектирования. В будущем ожидается расширение возможностей Inspection View и альтернативное применение технологии VR для проектирования вместо использования привычного монитора.
• Подключение устройств VR также возможно для модулей eShare и eBrowser, что в свою очередь открывает новые возможности для специалистов на судостроительной или судоремонтной верфи. Благодаря этому принять или оценить любое технологически сложное помещение можно на более ранних сроках и сэкономить значительное количество времени и ресурсов. Представители заказчика могут напрямую общаться с представителями завода и одновременно принимать решения, которые затруднительно реализовать на стадии работы с документацией.
• Обучение технического персонала, как на стадии строительства судна, так и на стадиях последующей эксплуатации. Примером может служить заочное знакомство экипажа судна или отдельных специалистов с проектом.

С момента внедрения VR-технологий в процессы производства многие судостроительные верфи смогли диверсифицировать варианты их использования. При наличии полного виртуального прототипа на ранней стадии можно привлечь к работе специалистов по продажам, снабжению и строительству.

AR соединяет пространство и цифру

Применение AR-технологий имеет широкие возможности не только на стадиях проектирования и строительства, но и эксплуатации судна. Дополненная реальность предлагает более мобильное управление информацией, которое, помимо обработки цифровых данных, предполагает работу с информацией из реального пространства и времени.

Одним из примеров применения AR-устройства может быть сборка двигателя или ремонт его запчастей. Так, очки HoloLens сканируют серийный номер на части двигатели и выводят руководство по его эксплуатации перед пользователем, а также фотографии и видео, которые могут понадобиться при сборке. Также можно оставить комментарии для сборщиков следующей смены.


Работа с инструментами дополненной реальности

Возможные сценарии применения AR:

• Наиболее распространенным примером является заблаговременная оценка реализации технических решений до принятия их в работу. Применение AR будет актуально как для строительства новых судов, так и для модернизации и ремонта.
• Применение технологий AR предполагает нахождение внутри судна. При этом используется масштаб 1:1. В результате очки дополненной реальности становятся подходящим инструментом для службы приемки.
• Очки MS HoloLens позволяют не только просматривать технические параметры каждого элемента 3D-модели, но и производить видео и фотосъемку отдельных спорных моментов для последующего детального рассмотрения.

В качестве вывода можно сказать, что существующие AR-решения могут быть использованы как один из инструментов для автоматизации процессов и повышения производительности, помогают контролировать технические риски, способствуют сокращению брака продукции, повышают эффективность логистических процессов и улучшают обеспечение безопасности труда.

Совместное проектирование с использованием VR/AR

Как и многие другие отрасли, судостроение все чаще включает в себя совместную разработку концепций с участием различных конструкторских бюро, службы заказчика и специалистов на производственной площадке. Удобная коммуникация между различными командами, работающими над одними проектами, является залогом выполнения работ в установленные сроки и с ожидаемым уровнем качества.

Для решения этой задачи использование VR представляется очевидным. Не случайно такие отзывы дают компании, которые уже применили решения CADMATIC для VR/AR

Используя программное обеспечение для совместной работы в виртуальной реальности, все специалисты проекта могут работать над одной и той же моделью в VR/AR с удаленных площадок. При этом каждый пользователь может указать на изменения, преимущества или недостатки, непосредственно на той же 3D-модели, в то же самое время. Обмен данными между площадками происходит в заложенные интервалы времени по защищенным каналам связи.

Внедрение VR/AR

Технологии VR/AR являются эффективным инструментом, открывающим новые возможности для современных предприятий. Однако не всегда ясно, с чего стоит начать, каких затрат это потребует и как скоро вернутся инвестиции.

Обобщая опыт успешной интеграции технологий виртуальной и дополненной реальности в производственные процессы, эксперты сформировали следующие рекомендации по принятию решения о внедрении новой технологии: 

• Выберите один из небольших этапов производственного процесса.
• Обратитесь к разработчикам VR/AR решений для создания пилотного проекта.
• Расскажите подробно о предстоящих задачах, создайте совместную рабочую группу для подробного анализа и разработки пробного варианта.
• Сравните показатели эффективности рабочих, использующих тестовое решение, и тех, кто работает без использования VR/AR решений.
• На основании полученных результатов оцените инвестиционную привлекательность комплексного проекта.
• Если полученные показатели удовлетворяют, согласуйте бюджет и этапы внедрения. Запускайте в работу, отслеживая полученные результаты.

Статья подготовлена по материалам компании Cadmatic