VR в промышленности 

В исследовании 2019 года «Технологии виртуальной и дополненной реальности», проведенном  Министерством цифрового развития, среди приоритетных  отраслей применения VR/AR-технологий и субтехнологий, важных для социального развития и экономического роста страны, названы промышленность и строительство.

Промышленные гиганты используют виртуальную реальность для решения своих производственных и бизнес задач уже не одно десятилетие. C годами устройства стали компактнее, алгоритмы и технологии —  эффективнее и доступнее, а пул решаемых задач расширился.

До появления шлемов виртуальной реальности, корпорации использовали среды виртуальной реальности (CAVE). Первая такая «пещера» появилась в 1992 году. Её разработали в Чикагской лаборатории электронной визуализации университета Иллинойса. CAVE —  это комната, состоящая из проекционных систем, находясь в которой пользователь в 3D-очках способен воспринимать объекты как реальные и взаимодействовать с ними. Создания такой среды требовало отдельного помещения с соблюдением определенных технических характеристик и огромных бюджетов.

1 августа 2012 года, по большому счету, никому не известный стартап Oculus ступил на новую ступень развития в сфере VR, собрав всего за четыре часа 250 тысяч долларов на краудфандинговой платформе Kickstarter на разработку шлема виртуальной реальности с эффектом полного погружения. Так, с появлением шлемов перечень решаемых задач и доступность технологии значительно возросли.

Интересно, что изначально ориентированные только на потребительский рынок мировые компании, создающие устройства и софт для VR, такие, как, например, Google или HTC, быстро поняли перспективность применения своих устройств на промышленных предприятиях и предусмотрели такое использование.

Какие задачи решает VR в промышленности

Минцифры отмечает, что широкое внедрение VR/AR-технологий способствует развитию экономики страны, существенному повышению производительности и эффективности на промышленных предприятиях в рамках Индустрии 4.0, формированию новых подходов к процессу обучения и повышению уровня образования. Можно выделить несколько крупных направлений, в которых использование виртуальной реальности помогает снизить риски и повысить эффективность решаемых задач:

• обучение персонала;
• безопасность и охрана труда;
• проектирование;
• создание прототипов и их согласование.

VR в обучении рабочих

Иммерсивные технологии отлично показали себя в процессах обучения и повышения квалификации сотрудников производств. Этому способствовали два важных аспекта: такое обучение показывает высокую эффективность и значительно экономит бюджет работодателя. 

В первую очередь, события в симуляции практически идентичны жизненным. Для промышленных компаний крайне важны практические навыки —  намертво закрепленные алгоритмы работы с конкретным оборудование или опасными веществами. Тут мало помогут текстовые описания и рассказы более опытного коллеги. Для развития мастерства  необходимы тренировки с наставниками. А обучение и отработка навыков на VR-тренажере та же самая практика, но без рисков испортить по неопытности дорогостоящее оборудование. Такая практика помогает закрепить базовые операции и знания, досконально изучить алгоритмы без создания рисков, торможения производства и со снижением издержек. 

Во-вторых, виртуальная реальность позволяет воспроизвести последствия халатного отношения к обучению —  симулировать аварию или взрыв, что на подсознательном уровне повышает мотивацию персонала следовать инструкциям и более ответственно относиться к обучению. 

Кроме того, возможно создание бесконечного множества разветвленных сценариев, насколько это позволяет бюджет, внутри симуляции, которые помогут сохранить обучающий эффект при многократном прохождении. 

Немаловажно, что VR-симуляции также помогают научиться мыслить критически, брать на себя ответственность и принимать решения, получить и отточить навыки командной работы, ведения переговоров, решения нестандартных задач и управления негативными эмоциями в стрессовых ситуациях и другие soft skills.

Так, с 2019 года «Газпром нефть» развивает  soft skills  своих работников в виртуальной реальности. В 2020 году АО «Атомэнергоремонт» использует технологию VR в процессе обучения персонала техническому обслуживанию и ремонту оборудования.  В 2021 году «Электрохимический завод» начал использовать программно-аппаратный комплекс виртуальной реальности для обучения электротехнического персонала безопасному производству работ и ликвидации аварийных ситуаций. В 2022 году Череповецкий металлургический комбинат запустил VR-тренажеры для обучения операторов коутера и резчиков холодного металла. 

Компанией «Номикс» также были разработаны два приложения для одной из ведущих российских электросетевых компаний, о которых мы уже рассказывали подробнее.

«Разработанные тренажеры виртуальной реальности в данный момент находятся в опытной эксплуатации и потенциально позволят снизить расходы на обучения персонала. В частности, это касается  простоев персонала, связанных с командировками  в центры подготовки, ведь обучающие комплекты будут доступны непосредственно на рабочем месте», —  рассказал руководитель проектов «Номикс» Евгений Омельченко.

VR и безопасность на производстве

Виртуальный опыт может стать незаменимым для сотрудников опасных производств: металлургических, связанных с переработкой нефти и горюче-смазочных материалов, с работой на оборудовании под высоким давлением и с высокими температурами и других. На таких производствах каждый сотрудник регулярно обязан проходить специальные инструктажи. Также для них организуются учения, на которых имитируются различные ЧС и опасные ситуации. А при возникновении нештатных ситуаций требуется мгновенная реакция сотрудников для ликвидации самой аварии и ее последствий.

Между тем известно, что реальное поведение человека в стрессовой ситуации, тем более в той, что происходит впервые, предсказать сложно. Велика вероятность, что работник без реального опыта допустит ошибку при ликвидации последствий аварии или сам пострадает.  Виртуальная реальность дает возможность воссоздать любую критическую ситуацию, погрузить в нее работника, отработать до автоматизма алгоритмы действий при аварии, а также обучить одновременно большое количество человек. 

В 2015 году Ford Motor Company отчиталась, что, начиная с 2003 года, благодаря применению технологии виртуальной реальности на производстве, снизила уровень травматизма на 70 %.  В VR-лаборатории организована безопасная монтажная линия и рабочее пространство, а на теле оператора размещено более 50 датчиков с помощью которых эргономист может проверить различные сценарии и сделать процесс работы безопасным. 

VR и проектирование

Иммерсивные технологии дают возможность наглядно показать, как будет выглядеть новый цех или инновационная разработка. Первым этапом выступает создание 3D-проекта, вторым —  его визуализация в VR. Данные технологии помогли вывести промышленное проектирование на качественно новый уровень, благодаря снижению числа ошибок в технологии, эргономике, повышению качества и скорости создания. В ранее упомянутом исследовании Минцифры говорится, что скорость проектирования с использованием данных технологий возрастает на 30-50%, а число ошибок и простоев сокращается до 30%.

Тот же Ford в 2019 году перенес проектирование своих автомобилей в виртуальную реальность с помощью программы Gravity Sketch. С помощью специальной гарнитуры и контроллеров дизайнеры могут не только рисовать, но и вращать, расширять и сжимать отрисованные 3D-объекты.

VR и создание прототипов

Симуляция в виртуальной реальности открывает новые возможности для создания прототипов без натурного воплощения. Прототип можно изучить и обсудить, прощупать на ошибки и недоработки, глядя не в чертежи или картинку на мониторе, а работая непосредственно с объектом в натуральную величину. При этом значительно снижаются затраты и сокращаются сроки подготовки к макетной комиссии. Важно, что в процессе могут принимать участие любые сотрудники компании: от генерального директора до инженера, и даже заказчиков.

Французский национальный космический центр (CNES) проектировал ракетный ускоритель проекта Callisto в САПР, а с помощью VR проводил удаленное обсуждение проекта с одновременным решением множества задач: анализ инструментов сборки и размер необходимого здания, процесс перевозки ускоритель до места старта и других важных нюансов. Это позволило сократить реализацию проекта на целый год из 4 запланированных. Еще один французский  гигант —  SEAT —  с помощью инструментов виртуальной реальности сократил время анализа конструкции прототипа новых моделей автомобилей и количество макетов и натурных прототипов. Это позволило также значительно сократить сроки производства.

Как понять, что компании нужно внедрять VR

В первую очередь, важно понимать, что внедрение технологии виртуальной реальности в производство должно иметь под собой конкретную необходимость, сформулированные задачи и понимание проблем, которые эта технология способна решить. В принятии решения совершенно точно не нужно ориентироваться на представление о том, что «раз все внедряют, то и нам нужно».

Согласно исследованию европейских аналитиков PAС, в среднем, один неудачный проект, связанный с внедрением технологий, обходится промышленным компаниям из стран ЕС в полмиллиона евро.  В нашей стране эта цена за неверное решение значительно ниже, но, однозначно, не стоит рисковать.

Какие же показатели нужно учесть перед тем как внедрять VR? Необходимо проанализировать ситуацию с производственными травмами и критическими ситуациями, как часто ломается оборудование, во сколько обходится из-за этого простой  и  ремонт, а также как часто и какой бюджет тратится на обучения, перепрофилирование и инструктаж персонала. Также важно понимать, что процесс внедрения VR должен быть неотъемлемой частью общей цифровой трансформации компании с заранее продуманной стратегией и пониманием эффективности решений. 

«Главный момент для компаний — это затраты на обучение персонала, если они сравнительно высоки, то с помощью технологии виртуальной реальности возможно их снизить. Здесь есть множество вариантов: уменьшение простоев дорогостоящего оборудования за счет его симуляции, снижение времени наставничества, уменьшение времени обучения за счет повышения эффективности и другие», —  отметил руководитель проектов «Номикс» Евгений Омельченко.

Необходимо также, уже после внедрения технологии, оставаться на непрерывной связи с разработчиком. Первым, но не последним шагом станет пилотирование проекта. Далее важно наращивать опыт, при необходимости вносить правки, отстраивать работу оборудования, масштабировать технологию, проводить постоянную аналитику, корректировать и адаптировать ее под актуальные бизнес-процессы.