Industry 4.0 i VR – jak z sukcesem wdrożyć wirtualną rzeczywistość w Twojej fabryce?

 

Wirtualna rzeczywistość to technologia, która jest mocnym filarem trendu Industry 4.0. Technologia VR pozwala nie tylko lepiej szkolić pracowników i podnosić jakość ich pracy, ale coraz częściej z jej pomocą optymalizujemy procesy i usprawniamy pracę zakładów produkcyjnych. Traktowanie wirtualnej rzeczywistości jako wyłącznie gadżetu, czy chwilowej mody to już przeszłość. Mamy coraz bardziej zaawansowane, lekkie i mobilne gogle VR, a ich cena spada. Powstają coraz doskonalsze systemy informatyczne VR dedykowane dla zakładów produkcyjnych z różnych branż. Choć technologia ta wciąż jest w fazie rozwoju – na każdym kroku potwierdza się zasadność jej stosowania.

 

Pisząc te słowa w połowie 2020 roku stoimy u progu nowego przełomu. Mobilne gogle wirtualnej rzeczywistości stają się coraz doskonalsze. Prawdopodobnie za kilka lat całkowicie uda się wyeliminować konieczność stosowania komputera po to by cieszyć się VR-em najwyższej jakości. Być może nawet nie będziemy potrzebowali wyrafinowanych gogli VR, by korzystać z najbardziej zaawansowanych aplikacji. Technologia 5G daje nam nadzieję na to, że już za kilka lat możliwe będzie zdalne renderowanie obrazu i tylko przesyłanie go do prostych i tanich gogli VR wyposażonych w żyroskop i wyświetlacz. Patrząc wstecz na to jak szybko rozwinęła się technologia VR – takie rozwiązanie jest tylko kwestią czasu…

 

Współczesna produkcja stoi przed wieloma wyzwaniami. Oferowane przez wirtualną rzeczywistość rozwiązania sprawdzają się w wielu różnych obszarach, m.in.

• Wdrażanie, onboarding nowych pracowników,
• Szkolenia z procesów zachodzących na linii oraz z obsługi maszyn,
• Szkolenia i egzaminy BHP,
• Testowanie i prototypowanie nowych rozwiązań technologicznych,
• Skrócenie czasu przezbrojenia,
• Podniesienie efektywności pracy zespołów rozproszonych,
• Czynności inspekcyjne i serwisowe w zakładzie produkcyjnym

 

 

Jak z sukcesem wdrożyć wirtualną rzeczywistość w zakładzie produkcyjnym?

Opiszemy to na przykładzie stworzonego przez nas rozwiązania dla dużego Polskiego zakładu produkcyjnego. Prezentowane rozwiązanie stworzone całkowicie przez nas w ramach współpracy Odbiorcy Technologii z Krakowskim Parkiem Technologicznym może być zaadoptowane do każdego zakładu produkcyjnego, w którym wykonuje się przezbrojenie linii produkcyjnej.

 

Zadanie było dość ambitne: skrócić czas przezbrojeń, poprawiając efektywność pracy pracowników, którzy je wykonują. Z pomocą wirtualnej rzeczywistości mogą oni ćwiczyć proces przezbrojenia bez konieczności zatrzymywania linii, a co za tym idzie powodowania opóźnień w produkcji.

 

W wirtualnej rzeczywistości człowiek wykonuje fizycznie takie same czynności jak w świecie rzeczywistym. Wykonując trening w środowisku VR – w mózgu uaktywnia się ośrodek odpowiedzialny za pamięć mięśniową. To tak jak z jazdą na rowerze – jeśli nasze mięśnie przez odpowiednio długi czas wyćwiczą wykonywanie pewnych czynności – wejdzie im to w nawyk. Dzięki temu później będą wykonywać te czynności niejako automatycznie, bez udziału świadomości.

Narzędzie to jest skuteczne zarówno dla pracowników, którzy wykonują przezbrojenia nieregularnie oraz dla osób, które dopiero wdrażają się do pracy. Możemy sprawdzić ich umiejętności – zanim wpuścimy ich na rzeczywistą halę, w momencie gdy maszyny stoją, a każda minuta ich przestoju kosztuje.

 

 

Aby lepiej zrozumieć jak krok po kroku wdrożyliśmy interaktywny system przezbrojeń w VR, wyróżnię 3 kluczowe etapy dla tego projektu:

 

ETAP I wdrażania wirtualnej rzeczywistości w fabryce

 

Proces pozyskania informacji.

 

Z naszej perspektywy był to etap najbardziej pracochłonny. Mimo tego, że na co dzień realizujemy projekty przemysłowe VR dla różnych branż – nie da się przenieść 1:1 procesu z jednej firmy do drugiej. W każdym zakładzie są nieco inne maszyny. Sam proces przezbrojenia można stosunkowo łatwo rozebrać na czynniki pierwsze. W dużym uproszczeniu można przyjąć, że polega on na zatrzymaniu maszyny. Wymontowaniu pewnych elementów maszyny i dostosowanych ich do aktualnie produkowanego formatu. Następnie w to miejsce montujemy elementy, które wezmą udział w produkcji nowego formatu. Później następuje ustawienie i kalibracja poszczególnych elementów i układów. Wydaje się to stosunkowo proste. Jednak w momencie, gdy w każdej maszynie mamy kilkadziesiąt różnych, zależnych od siebie elementów – proces przezbrojenia komplikuje się.

 

Mówiąc o przezbrojeniu mam tutaj na myśli oczywiście przezbrojenie wewnętrzne, czyli wszystkie czynności, które można wykonać dopiero po zatrzymaniu linii produkcyjnej.

 

Oprócz sporej ilości materiałów i filmów jakie otrzymaliśmy od odbiorcy technologii, kluczowe okazały się nasze regularne wizyty na miejscu w zakładzie podczas regularnych przezbrojeń. Mamy rok 2020, a więc rok, w którym na świecie szaleje pandemia koronawirusa, a więc możliwość swobodnego wejścia do zakładu również była mocno ograniczona. Jednak udało nam się zebrać ponad 300 gb materiałów foto i wideo ilustrujących krok po kroku proces przezbrojenia jednej linii produkcyjnej. Łącznie 4 maszyny, po kilka zmian formatu dla każdej.

 

Całość sprawy utrudniał fakt, że nasz klient nie posiadał żadnych szczegółowych modeli 3d maszyn, a dokumentacja techniczna również w niektórych miejscach była niekompletna. Postawiliśmy zatem na metodykę pracy zwinnej, dostarczając w regularnych odstępach czasu gotowe fragmenty do testów. Pierwszymi elementami były modele 3d.

ETAP II wdrażania VR-u w zakładzie produkcyjnym

 

Pełne odwzorowanie linii produkcyjnej w 3d

 

Modelowanie 3d bywa pracochłonne i monotonne. Tworząc rozwiązania wirtualnej rzeczywistości od 2013 sprawdziliśmy wiele różnych możliwości. Testowaliśmy skanowanie obiektów, metody fotogrametryczne, korzystanie z modeli CAD. Z naszego doświadczenia najbardziej komfortowe i efektywne jest stworzenie modeli 3d przez nas od podstaw. Dzięki temu mamy pełną kontrolę nad procesem, a w przypadku konieczności wprowadzania jakichkolwiek zmian – możemy je wdrożyć z łatwością. Dlatego też i w tym przypadku, mimo gigantycznej ilości złożonych modeli 3d, stworzyliśmy je samodzielnie od podstaw.

W pełni odwzorowaliśmy 4 maszyny wraz ze wszystkimi elementami biorącymi udział w przezbrojeniach. Dzięki temu w łatwy sposób mogliśmy je animować, dzielić i grupować. Mimo złożoności scen i dużej ilości modeli 3d widocznych jednocześnie na scenie uzyskaliśmy bardzo dobrą wydajność. Tworząc modele 3d od podstaw doskonale wiemy jak przygotować je w taki sposób, by przy dokładności odwzorowania jaką potrzebujemy – uzyskać wysoką wydajność.

 

ETAP III – tworzenia użytecznej aplikacji VR dla zakładu przemysłowego

 

Prace programistyczne

 

W przypadku tego typu aplikacji, równie istotne co programowanie jest koncepcyjne opracowanie pewnych mechanizmów i interakcji. Zanim coś zaprogramujemy, musimy to zaprojektować. Dla samego szkolenia istotne było, aby przenieść 1:1 czynności jakie są wykonywane w świecie rzeczywistym. Stworzyliśmy odpowiednie mechaniki, m.in.:

• Mechanikę korzystania z narzędzi
• Mechanikę montażu/demontażu elementów maszyn
• System kontroli wzrokowej
• System listy zadań wraz z przewodnikiem dla użytkownika (opracowany na podstawie listy kontrolnej jaką posiada pracownik, który realizuje przezbrojenie).

 

Na tym etapie istotne okazały się konsultacje z pracownikami pracującymi na linii i wykonującymi przezbrojenie. Prezentacja postępów prac i udostępnianie nowych wersji aplikacji w cotygodniowych odstępach pozwoliły na bieżąco korygować nasze podejście do tematu, tak by ukończyć aplikację w terminie oraz by w pełni odzwierciedlała rzeczywistość pracy zakładu.

 

 

ETAP IV – ostatnie szlify w tworzeniu aplikacji szkoleniowej VR dla przemysłu

Zarządzanie procesem szkolenia

 

W ramach realizacji oprogramowania stworzyliśmy również zaawansowany system analizy postępów nauki. Każdy użytkownik ma w systemie indywidualne konto, do którego przypisywane są jego wyniki. Dzięki temu w skali miesiąca możemy analizować postępy i sprawdzać na ile opanował on proces przezbrojenia. Na podstawie tych danych, dla każdego użytkownika opracowywana jest krzywa uczenia. Zna on swoje mocne i słabe strony. Pozyskana w ten sposób informacja zwrotna pomaga podnosić jego kompetencje.

 

Szukasz skutecznych narzędzi do podnoszenia jakości pracy w Twoim zakładzie produkcyjnym? Skontaktuj się z nami i poznaj potencjał wirtualnej rzeczywistości w rewolucji przemysłowej Industry 4.0.

 

Czytaj więcej: Jak powstają aplikacje VR | Jak ludzki mózg postrzega wirtualną rzeczywistość? | Jak badać efektywność szkoleń VR i AR? |