Технология дополненной реальности – современный способ решения задач инжиниринга и эксплуатации промышленных объектов

Сегодня технологии дополненной и виртуальной реальности активно развиваются и охватывают все большее количество областей применения. И если в случае с виртуальной реальностью происходит полное погружение в созданный мир, то дополненная реальность (англ. augmented reality, AR — «расширенная реальность») – это технология, позволяющая дополнить окружающую нас действительность новой информацией. Этот эффект может быть полезен как для частного потребления, так и для использования на промышленном рынке.

Крупнейшие мировые бренды, такие как IKEA, Microsoft, Lowe, Volvo и многие другие не только экспериментируют с дополненной реальностью, но и выполняют промышленное внедрение этой технологии, предлагая клиентам новый сервис. Не боятся экспериментов и передовые российские компании из системообразующих отраслей экономики, повышая качество решения производственных процессов.

В данной статье речь пойдет об использовании очков дополненной реальности Microsoft HoloLens для решения прикладных задач на различных стадиях жизненного цикла объектов промышленного и гражданского строительства.

• Как работают очки дополненной реальности Microsoft HoloLens
• Управление «цифровым активом» в очках дополненной реальности
• AR-технология как способ обеспечить себе место под солнцем для производственного предприятия
• Очки дополненной реальности Microsoft HoloLens + СУИД НЕОСИНТЕЗ = качественная реконструкция и модернизация объекта капитального строительства
• Эффективная организация технического обслуживания и ремонта оборудования в очках дополненной реальности
• Обеспечение нового качества монтажных и демонтажных работ с помощью очков дополненной реальности
• Заключение

Как работают очки дополненной реальности Microsoft HoloLens?

Источник: www.windowsten.ru/obzor-microsoft-hololens-12391

Microsoft Hololens – это компактный компьютер в виде шлема, который пользователь надевает на голову. Устройство полностью автономное, то есть не привязано к сторонним гаджетам (смартфону, ноутбуку, камере и т. д.) и работает под управлением операционной системы Windows 10 без какого-либо проводного подключения.

Устройство построено на основе собственного уникального процессора Holographic Processing Unit (HPU), имеет встроенную акустическую систему, камеру, видеоускоритель и сенсоры.

HoloLens оборудован двумя камерами, аналогичными тем, которые используются в Microsoft Kinect: одна работает в обычном спектре, другая – в инфракрасном. Они считывают и анализируют окружающее пространство. Это – база устройства.

Голография обрабатывается посредством API и выводится на экран из полупрозрачного стекла, которое не мешает воспринимать настоящий мир. Такое взаимодействие и создает эффект дополненной реальности. HoloLens распознает жесты и следит за тем, куда смотрит человек. В зависимости от направления взгляда изменяется положение голограмм на экране. Помимо этого, устройство полностью совместимо с Microsoft Cortana, поэтому поддерживает управление голосом.

Рис. 1. Очки дополненной реальности Microsoft HoloLens и работа с ними при помощи характерных жестов

Управление цифровым активом в очках дополненной реальности

Под виртуальной 3D моделью объекта подразумевается трехмерное изображение объекта, не несущее в себе никакой инженерной информации, только графическая часть. В то время как цифровой актив – это информационная модель, погруженная в систему управления инженерными данными (СУИД). Такая ИМ содержит все необходимые технологические атрибуты с привязкой к многомерной структуре объекта. При этом актуализация модели и данных в ней, с учетом авторского и технического надзора на стадии строительства и реконструкции/модернизации на стадии эксплуатации, происходит в СУИД.

Только в таком случае в любой момент времени и на любой стадии ЖЦ обеспечивается наличие достоверной, актуальной и полной информации об объекте реального мира, что является необходимым условием принятия обоснованных и безошибочных инженерных и управленческих решений.

Рис. 2. Управление НПЗ в очках дополненной реальности Microsoft HoloLens демонстрируется участникам технологической выставки в рамках Форума «МНОГОМЕРНЫЙ ВОРОНЕЖ-2017»

• Как преуспеть в жесткой конкурентной борьбе на рынке?
• Как эффективно и без лишних затрат проводить реконструкцию/модернизацию объекта?
• Как обеспечить безопасную эксплуатацию объекта и восстановить работоспособность оборудования с минимальными потерями времени и денег?
• Как быстро и качественно выполнить монтажные и демонтажные работы?

Давайте разберемся, как это реализуется.

AR-технология как способ обеспечить себе место под солнцем для производственного предприятия

Взаимодействие с заказчиком начинается с презентации будущего проекта, где ключевую роль играет непосредственно макет объекта строительства. Раньше макеты изготавливались физически как уменьшенная копия объекта с прилегающей к нему территорией (см. рис. 3). Понятно, что с таким макетом ничего нельзя сделать и его невозможно использовать в дальнейшем в рамках реализации проекта.

Рис. 3. Макет объекта строительства на примере Нижне-Бурейской ГЭС (ПАО «РусГидро»)

Рис. 4. 3D модель Ленинградской АЭС с привязкой к генплану

Очки дополненной реальности Microsoft HoloLens + СУИД НЕОСИНТЕЗ = качественная реконструкция и модернизация объекта капитального строительства

После того как все объекты размещены, инженер-проектировщик с помощью голосовой команды сохраняет результаты своей работы. Полученные данные импортируются проектировщиками, ответственными за выпуск рабочей документации, в САПР. При необходимости проектировщик может изменить положение элементов с учетом технологических ограничений и в соответствии с нормами и правилами проектирования, после чего выпускается рабочая документация. Таким образом, трехмерная модель дополняется результатами концептуального проектирования.

Рабочая документация вместе с обновленной информационной моделью публикуется в систему управления инженерными данными, что позволяет создать исполнительную информационную модель «как построено» для последующей передачи на этап эксплуатации.

Такой метод выполнения проекта по реконструкции или модернизации объекта позволяет оптимально и быстро провести виртуальную верификацию проектных решений прямо на месте и избежать инженерных ошибок, устранение которых в реальности могло бы привести к незапланированным затратам.

Эффективная организация технического обслуживания и ремонта оборудования в очках дополненной реальности

Предположим, на объекте вышло из строя какое-то оборудование, и инженеру по сервисному обслуживанию и ремонту оборудования необходимо максимально оперативно определить и устранить причины неисправности для восстановления его работоспособности. Для снижения влияния человеческого фактора и обеспечения четкого следования регламенту ремонтов очки дополненной реальности могут служить в качестве своеобразной портативной базы знаний об объекте с подгружаемой информацией из СУИД и других специализированных эксплуатационных систем (в частности из ТОиР).

Надев очки Microsoft HoloLens, инженер подходит к реальному оборудованию на объекте и диагностирует неисправность. Далее необходимо понять, какова же причина такой неисправности и как ее устранить: в каком порядке и какие действия выполнить без влияния на безопасность функционирования объекта в целом и без угрозы жизни человеку. Для этого инженер работает с моделью оборудования в AR-очках, то есть выбирает из виртуального меню (дополненной информации к реальному объекту) соответствующий пункт (в данном случае – Техническое обслуживание и ремонт) с указанием продиагностированной неисправности из перечня часто встречающихся. В зависимости от неисправности ему будет необходимо выполнить анимированную пошаговую инструкцию по выявлению и устранению причины неисправности.

Анимированная инструкция визуально подсказывает специалисту, о каком элементе оборудования идет речь, указывая на него красной стрелкой в очках дополненной реальности. Следующий шаг в виртуальной инструкции возможно выполнить только в том случае, если инженер реально выполнил предыдущее действие. Таким способом обеспечивается своего рода контроль за надлежащим исполнением инструкции специалистом по сервисному обслуживанию и ремонту оборудования.

Устранив неисправность и восстановив работу оборудования, инженер ставит соответствующую отметку на модели с применением очков дополненной реальности (например, Причина неисправности устранена), которая получит автоматическое отражение в СУИД и в ТОиР системе. Таким образом, весь процесс сервисного обслуживания реализуется на месте, что обеспечивает его оперативность и высокое качество.

Обеспечение нового качества монтажных и демонтажных работ с помощью очков дополненной реальности

Для примера зададим ситуацию и продемонстрируем решение задачи на практике. Необходимо произвести демонтаж гидротурбины диаметром 10 метров на демонтажной площадке площадью 20 м х 20 м. Возникает вопрос, где размещать элементы оборудования (например крышку, лопатки и т. д.), чтобы вписаться в геометрию ограниченного пространства, выделенного под демонтаж.

Надев очки Microsoft HoloLens, специалист по демонтажу может работать с дополненной моделью гидротурбины и виртуально прорабатывать различные сценарии позиционирования ее элементов на площадке до тех пор, пока не получит нужный результат. Кроме того, сразу же будет учитываться вся инженерная информация по оборудованию, подгружаемая из СУИД НЕОСИНТЕЗ, что влияет не только на оперативное принятие инженерных решений, но и на обеспечение безопасного производства работ в реальности.

Заключение

Скорость развития AR-технологии, а также глубина ее проникновения в реальные потребности предприятий, несомненно, будет интенсивно расти в ближайшие пять-десять лет. Поэтому те компании, которые начнут освоение технологии дополненной реальности уже сейчас, создадут нужный темп ее развития у себя для решения своих прикладных задач и, в конечном счете, обеспечат себе значительное конкурентное преимущество.