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
Przemysł maszynowy może zwiększyć produktywność nawet o połowę dzięki innowacjom i sztucznej inteligencji
Producenci maszyn i urządzeń mogą zwiększyć produktywność o 30-50 proc. Ułatwia to sztuczna inteligencja, narzędzia cyfrowe i wdrażanie rozwiązań wspierających gospodarkę obiegu zamkniętego i redukcję odpadów. Tak wynika wynika z najnowszego raportu firmy doradczej Bain &...
Automatyka zabezpieczająca w instalacjach energetycznych
Z artykułu dowiesz się: jak prawo charakteryzuje konieczne elementy bezpieczeństwa instalacji energetycznej,kto ponosi odpowiedzialność za bezpieczeństwo takiej instalacji,z czym wiąże się scalenie urządzeń ciśnieniowych na ...
Nity plastikowe i nity metalowe – które wybrać i dlaczego?
Proces nitowania pozwala na stałe łączenie poszczególnych elementów konstrukcyjnych. Same nity są spoiwem o doskonałym zacisku. Poznaj właściwości nitów plastikowych oraz metalowych, aby wybrać odpowiednie do konkretnego łączenia. D...
Politechnika Krakowska ma nowe laboratorium
25 kwietnia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej odbyło się uroczyste otwarcie Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych. Politechnika Krakowska zyskała nowoczesne laboratorium, które umożliwia bard...
Kluczowe spotkanie branży logistycznej – MODERNLOG 2024 już w czerwcu!
Już niebawem Poznań stanie się centralnym miejscem spotkań sektora logistycznego. Podczas 4 dni targów odbędą się pokazy najnowszych rozwiązań technologicznych, prezentacje maszyn i systemów operacyjnych, a także prelekcje i panele dyskusyjne z ekspertami. Kluczowe wydarzenie ...
Co trzeci przetwórca tworzyw sztucznych inwestuje w park maszyn i urządzeń
Polskie przedsiębiorstwa przetwarzające tworzywa sztuczne zwiększyły swoją zdolność do konkurowania. Świadczy o tym wzrost sub-indeksu MiU dla tej branży o 6,15 pkt. Jest to efekt m.in. zwiększenia nakładów na modernizację parku maszyn i urządzeń (MiU) oraz automatyzację pro...
Wybrane maszyny i urządzenia stosowane w procesach gięcia
W niniejszym artykule dokonano przeglądu maszyn i urządzeń wykorzystywanych w procesach gięcia rur, profili, drutu oraz sprężyn. Przedstawiono charakterystykę giętarek wybranych producentów dostępnych na rynku polskim. Urządzenia podzielono na: giętarki trzpieniowe, giętarki b...
Metody łamania wiórów w obróbce skrawaniem – cz. II
Z artykułu dowiesz się: jakie są sposoby łamania wiórów;od czego zależy wybór metody łamania;jakie są wady i zalety poszczególnych metod. Dobór odpowiedniej metody łamania...
Hakerzy z kolejnymi sposobami na atakowanie
Atakujący próbują wykraść cenne dane, takie jak szczegóły płatności od organizacji i klientów, ale także dane wizualne uzyskane na przykład z kamer. W tym sektorze odnotowuje się dwa razy więcej pobrań złośliwego oprogramowania z...
Elementy hali stalowej – charakterystyka
Hale stalowe są jednymi z najbardziej popularnych obiektów budownictwa przemysłowego. Z tego też powodu elementy konstrukcyjne hali stalowej są bardzo dobrze poznane i opisane w wielu źródłach literaturowych, co pozwala na optymalne wykorzystanie ich nośności.
Właściwości warstwy wierzchniej wybranych stopów metali po cięciu laserem
Z artykułu dowiesz się: jakie są wady i zalety technologii cięcia laserowego;od czego zależą właściwości materiału po cięciu;jakie badania przeprowadzono. Proces wytwarzan...
Analiza procesu spawania plazmowego – cz. I
Z artykułu dowiesz się: jaki jest wpływ parametrów spawania na jakość złączy;gdzie stosuje się technologię spawania plazmowego PTA;jak zachodzące w łuku plazmowym zjawiska wpływają na proces cięcia.
Eksperci: bez transformacji energetycznej Polska traci 9 mld zł rocznie
Odchodzenie od paliw kopalnych na rzecz odnawialnych i niskoemisyjnych źródeł energii jest konieczne dla wzmocnienia bezpieczeństwa energetycznego i poprawy konkurencyjności. Tak ocenili uczestnicy eksperckiej debaty, która odbyła się w Centrum Prasowym PAP. Wskazali, że każ...
Logo na elewacji – zmora Kierownika Budowy i GW
W branży budowlanej, zwłaszcza w przypadku budynków przemysłowych, takich jak hale i obiekty wielkopowierzchniowe oznakowania są tak samo istotne jak pozostałe elementy wyposażenia. Jednak, gdy nadchodzi moment umieszczenia logo na ...
Bezpieczeństwo pracy z laserami czyszczącymi
Na czym polega technologia czyszczenia laserowego i jakie są jej zalety? Co wyróżnia lasery czyszczące spośród innych technologii? Uniwersalność procesu czyszczenia laserowego sprawia, że może być z powodzeniem stosowan...
Spadły ceny produkcji sprzedanej przemysłu. Co z branżą obróbki metali?
Według wstępnych danych w marcu 2024 r. ceny produkcji sprzedanej przemysłu spadły zarówno w stosunku do lutego 2024 r. – o 0,1%, jak i w porównaniu z analogicznym miesiącem poprzedniego roku – o 9,6%.
Kalendarium wydarzeń
Relacje
Politechnika 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„Hutnictwo żelaza i stali w Polsce. Wyzwania i szanse dla szarej i zielonej stali”
23 listopada w Centrum Informacji Naukowej i Bibliotece Akademickiej w Katowicach odbyła się konferencja „Hutnictwo żelaza i stali w Polsce. Wyzwania i szans...
Sprawdź więcej