Wspomaganie procesów produkcyjnych w przemyśle 4.0 technikami poszerzonej rzeczywistości
Przemysł w sposób niemal ciągły przechodzi kolejne ewolucje, które niosą ze sobą wiele wyzwań i możliwości. Czwarta rewolucja przemysłowa, znana również jako Przemysł 4.0, to także rozwój systemów przetwarzania i wymiany danych, zaawansowanych systemów wizualizacji w tym technologii immersyjnych (poszerzonej rzeczywistości – ang. Augmented Reality, AR oraz wirtualnej rzeczywistości – ang. Virtual Reality, VR) jak również elastycznych systemów produkcyjnych, które mają na celu usprawnienie interakcji między człowiekiem a maszyną (Human-Machine Interface, HMI) oraz zwiększenie elastyczności procesów produkcyjnych (ang. Flexible Manufacturing Systems, FMS).
Poszerzona rzeczywistość
W kontekście Przemysłu 4.0 poszerzona rzeczywistość odnosi się do szeregu technologii, które pozwalają łączyć świat rzeczywisty z wirtualnym, dostarczając użytkownikom danych i informacji o znaczeniu przemysłowym w czasie rzeczywistym [1]. Dziś AR to technologie, które syntezują elementy wirtualne z rzeczywistym środowiskiem. Umożliwiają pracownikom korzystanie z informacji, wskazówek i danych, wiedzy w czasie rzeczywistym poprzez wyświetlanie ich na urządzeniach takich jak wyświetlacze HMD (ang. Head Mounted Display) lub urządzeniach mobilnych (smartfony i tablety), co przyczynia się do usprawnienia procesów produkcyjnych i podnoszenia efektywności pracy.
W odróżnieniu od technologii wirtualnej rzeczywistości w systemach AR wszelkie informacje dostarczane dla użytkownika są prezentowane w jego rzeczywistym otoczeniu, a nie w wirtualnym, tj. komputerowo generowanym otoczeniu. Użytkownik może zatem wykonywać normalne czynności w swoim rzeczywistym środowisku. System AR tylko go wspomaga zgromadzonymi w odpowiednich repozytoriach danymi i informacjami. Dane i informacje mogą być reprezentowane w różnorodnej postaci: od informacji tekstowych, po obrazy i grafiki 2D, aż po złożone modele 3D.
Technologia AR – historia
Historia zastosowania technologii AR w przemyśle sięga roku 1990. Wtedy firma Boeing wprowadziła innowacyjne zastosowanie AR do układania wiązek przewodów w procesie montażu samolotów (rys. 1) [2]. Dzięki wykorzystaniu AR, pracownicy otrzymywali wskazówki dotyczące lokalizacji i połączeń skomplikowanych instalacji a także wiązek przewodów bez konieczności korzystania z tradycyjnych, czasochłonnych metod. Technologia AR pozwalała na wyświetlanie ścieżek. Wskazywała w ten sposób miejsca w których mają być precyzyjnie układane wiązki i przewody w samolotach. Układanie wiązek przy użyciu AR było bardziej efektywne czasowo i skuteczne, przyczyniając się do zwiększenia wydajności produkcji samolotów.
Była to też metoda, która istotnie ograniczała ryzyko popełnienia błędu na etapie produkcji. Działanie systemu AR bazowało na użyciu danych z procesu projektowania w etapie wytwarzania. Technicy odpowiedzialni za procesy montażu realizowali je zgodnie z zamysłem projektantów. Ta innowacyjna metoda zastosowania AR w układaniu wiązek przewodów była kamieniem milowym w rozwijaniu technologii w przemyśle lotniczym.
Zastosowanie technologii AR
W późniejszych latach także w innych branżach przemysłu zaczęto stosować proste systemy AR do wspomagania procesów produkcyjnych i obsługowych. Przykładem są systemy ARVIKA [3] i STARGATE [5]. Przykłady zastosowania systemu ARVIKA obejmują pomoc w procesie projektowania instalacji fabrycznych, konserwacji i naprawach śmigłowców jak również obsłudze i naprawach otwieranych dachów samochodów marki BMW. System STARGATE służył podobnie jak ARVIKA do wspomagania użytkowników podczas montażu, demontażu oraz konserwacji skomplikowanych urządzeń technicznych, głównie silników odrzutowych. Wskazywał on użytkownikowi kolejne kroki, elementy oraz narzędzia biorące udział w procesach produkcyjnych czy później związanych z utrzymaniem ruchu.
Dziś w praktyce przemysłowej ciężko wyobrazić sobie sprawne procesy opracowania środków technicznych i później ich utrzymania w sprawności bez skutecznego transferu danych i informacji między różnymi interesariuszami w fazach od przedprodukcyjnych, aż do tych poprodukcyjnych. Ograniczenia w tej dziedzinie prowadzą często do utrudnienia wprowadzania nowych wariantów produktów na rynek, a potem serwisowania tak licznych wariantów danego środka technicznego (maszyny czy urządzenia). Aby sprostać tym wyzwaniom, technologia poszerzonej rzeczywistości (AR) wyłoniła się jako obiecująca metoda wspomagająca transfer danych i informacji pomiędzy kluczowymi etapami życia środków technicznych: projektowania, wytwarzania (w tym w ramach procesów montażowych), a następnie, utrzymania w sprawności i serwisowania.
Nowoczesne systemy AR
Przykładem nowoczesnego a także innowacyjnego rozwiązania wspomagania procesów przemysłowych jest system ARKITE [6], który bazuje na rzeczywistości poszerzonej i projekcji danych i informacji bezpośrednio na stanowisku pracy użytkownika. System ten dokonuje efektywnej prezentacji instrukcji w ramach procesów produkcyjnych (głównie montażu według zasady krok po kroku), informując operatora o kolejnych etapach procesu i ostrzegając go przed ewentualnymi błędami. W najbardziej zaawansowanym wariancie systemu (wariant ARKITE Validate) dokonywać można walidacji poprawności wykonanych przez użytkownika czynności. Dzięki temu unika się kosztownych pomyłek i minimalizuje się straty materiałowe.
System ten jako przemysłowy demonstrator technologii wdrożono w Centrum Przemysłu 4.0 Politechniki Śląskiej we współpracy z firmą Despol Techniki Montażowe jak również ARKITE NV. Demonstracyjne stanowisko pracy powstało w ramach projektu Project Based Learning (PBL) pn. “Projekt, budowa i uruchomienie stanowiska testowania operacji produkcyjnych wspomaganych technikami poszerzonej rzeczywistości”. Dla swoich aplikacji przemysłowych także wiele firm (m.in. Volvo Cars Gent, Atlas Copco, Webasto, Benteler, Alro) zdecydowało się na wdrożenie technologii AR do wspomagania procesów produkcyjnych [6].
Mogą zainteresować Cię również
Programista robotów: Gdzie pracować? Video z ekspertem.
Zapraszamy do obejrzenia drugiej części nagrania z ekspertką – Dobromiłą Włodarską (robotycy.com) na temat pracy programisty robotów przemysłowych.
Transformacja polskiego przemysłu stalowego na europejskim rynku stali. Długofalowe zmiany rynkowe w ujęciu historycznym, cz. II
Z artykułu dowiesz się: czy jest szansa na obniżenie energochłonności w hutach w Polsce; czy przemysł hutniczy inwestuje w innowacyjne rozwiązania;
Targi FASTENER POLAND® – eksperci branży elementów złącznych z całego świata znowu spotkają się w Krakowie
Targi FASTENER POLAND®, które 25-26 września odbędą się w EXPO Kraków, to jedyne międzynarodowe targi elementów złącznych organizowane w Europie Środkowo-Wschodniej. Od siedmiu lat Targi FASTENER POLAND® są kluczowym forum wymiany do...
Twarde anodowe powłoki tlenkowe na aluminium i jego stopach
Anodowanie (eloksacja, od „elektrolityczna oksydacja”) – to powierzchniowa obróbka metali polegająca na elektrolitycznym wytworzeniu warstwy tlenku. Anodowanie stosuje się głównie w stosunku do aluminium i jego stopów. Można je także stosować do niektórych odmian stali, tytan...
2025: kolejny rok walki o przetrwanie dla sektora TSL?
Rok 2024 miał być początkiem oddechu dla branży transportowo-spedycyjnej. Jednak rzeczywistość brutalnie zweryfikowała optymistyczne prognozy. Firmy logistyczne, a także transportowe i spedycyjne zmagają się z kryzysem finansowym, a przewidywania na 2025 rok nie przynoszą rewo...
Jakość procesu cięcia laserowego blach stalowych – wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowych
Przeprowadzono analizę czynników i parametrów decydujących o jakości procesu cięcia laserowego. Zestawiono blachy stalowe o gwarantowanej przez producentów jakości cięcia laserowego laser grade steels. Opisano wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowy...
Ciągłe wyciskanie na kole (Conform®) – proces i możliwości wyciskania stopów magnezu serii AZ
Ciągłe wyciskanie na kole to proces poddawany wielu badaniom naukowym. Tym razem przyglądamy się badaniom prowadzonym przez Sieć Badawczą Łukasiewicz. Z artykułu dowiesz się:
Współczesne trendy rozwojowe w obróbce skrawaniem
Obróbka skrawaniem w technologii maszyn zajmuje miejsce w grupie obróbki kształtowej – ubytkowej. Jest wiodącą techniką wytwarzania i na razie nic nie wskazuje na to, aby miało się to zmienić. Zastosowanie obróbki skrawaniem jest bardzo szerokie...
Konferencja „IT w Produkcji”
5 grudnia online zapraszamy na organizowaną przez GigaCon konferencję „IT w Produkcji”.
Relacja ze szkolenia „Fotowoltaika na dachach płaskich”
12 września 2024 roku w Strykowie odbyło się szkolenie pt. „Fotowoltaika na dachach płaskich”, zorganizowane przez Stowarzyszenie DAFA. Było to pierwsze takie przedsięwzięcie w Polsce, poświęcone szczegółowym aspektom projektowania i realizacji instalacji fotowoltaicznych na d...
Cięcie plazmowe – analiza jakości powierzchni cięcia – cz. 1
W jakich okolicznościach cięcie plazmowe przynosi najwięcej korzyści? Sprawdzamy to w oparciu o badania naukowców z Górnośląskiego Instytutu Technologicznego oraz Politechniki Częstochowskiej. Z artykułu dowiesz się:
Mity w spawalnictwie: video z ekspertem. Część druga.
Serdecznie zapraszamy do obejrzenia drugiej części nagrania o mitach, które krążą w branży spawalniczej. O mitach spawalniczych opowiada ekspertka, Paulina Grabowska-Lisowska – Międzynarodowy Inżynier Spawalnik (IWE), inspektor, ...
Stale stosowane do budowy urządzeń i konstrukcji elektrowni jądrowych: rodzaje i wymagania jakościowe wg ASME i AFCEN
W obliczu planów budowy elektrowni atomowej w Polsce warto zapoznać się z wytycznymi dotyczącymi stosowanych przy tej budowie materiałów. Z artykułu dowiesz się:
Znamy laureatów nagrody Złoty Medal targów MODERNLOG 2024
Poznaliśmy produkty wyróżnione prestiżową nagrodą Złotego Medalu na targach Logistyki, Magazynowania i Transportu MODERNLOG 2024 oraz ITM INDUSTRY EUROPE 2024. Laureaci zawalczą teraz o Złoty Medal Wybór Konsumentów. W minionym tygod...
Konferencja PractiCORR 2025
Międzynarodowa konferencja PractiCORR 2025 to nowe wydarzenie, którego pomysłodawcą i organizatorem jest Polskie Stowarzyszenie Korozyjne. Konferencja PractiCORR 2025, której tematyka skupia się na praktycznych zagadnieniach ochro...
Przyszłość rynku stali: jak sektor hutniczy reaguje na globalne wyzwania?
Sytuacja w Ukrainie, napięcia międzynarodowe oraz zmiany w polityce handlowej kluczowych graczy, jak Unia Europejska czy Chiny, kształtują nową rzeczywistość dla branży hutniczo-wydobywczej. Jak wygląda obecnie rynek stali? W oblicz...
Kalendarium wydarzeń
Relacje
OpenHouse 2024: z wizytą u TRUMPF Polska
TRUMPF Polska z sukcesem zorganizowała Dni Otwarte OpenHouse 2024, które odbyły się 12 i 13 września br. Wydarzenie przyciągnęło ponad 200 gości reprezentują...
Sprawdź więcejPolitechnika Krakowska ma nowe laboratorium
25 kwietnia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej odbyło się uroczyste otwarcie Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych. &...
Sprawdź więcejSeminarium Obróbki Laserowej 22 marca 2024
22 marca 2024, podczas targów STOM, odbyło się Seminarium Obróbki Laserowej, organizowane przez Politechnikę Świętokrzyską. Zapraszamy do zapoznania się z fo...
Sprawdź więcejKonferencja „Stal, Metale, Nowe Technologie”
20 marca, drugiego dnia targów STOM, odbyła się konferencja „Stal, Metale, Nowe Technologie”, której organizatorem była redakcja portalu dlaprodukcji.pl i dw...
Sprawdź więcej