AR ja VR teollisuudessa

Laajennetun- ja virtuaalitodellisuuden käyttö konepajateollisuuden suunnittelussa

Versoteq 3D Solutions Oy
Jaani Kääpä 
PR & business developer

Alkusanat

Lisätty (tai laajennettu) todellisuus (AR) on vihdoinkin tullut jäädäkseen, mutta suurin osa ohjelmistoista ja käyttötavoista ovat vielä tällä hetkellä lastenkengissä. Ohjelmistojen kehittäjät ja harrastajat vielä etsivät sitä oikeaa tapaa käyttää tätä teknologiaa. Samalla käyttäjät ja tekijät ovat huomanneet, että laajennettu todellisuus tarvitsee jonkinlaisen helposti käytettävän näytön toimiakseen kunnolla, koska mobiililaitteen pitäminen kädessä poistaa käyttäjältä vähintään yhden raajan käytöstä. Siksi tämä mietelmä on tehty niin, että oletuksena on päälle puettavan näytön (head-mounted display, HMD) käyttö.

Teknologia

AR- ja VR-teknologiaa pystytään toteuttamaan monella tapaa, mutta yleisimmät käytössä olevat teknologiat ovat Android- ja iOS-pohjaiset mobiililaitteet ja LCD-teknologiaan pohjautuvat VR-kypärät. Myös joitain älypuhelimia voidaan käyttää VR-kypärissä (Google Pixel, Samsung Galaxy S6-kännykät eteenpäin, jne).

AR-teknologiassa on aiemmin käytetty yleensä jotain kohdetta (kuva, esine, teksti, jne.) skannaamiseen, siis todellisuuden näyttämiseen. Tämä on kuitenkin jo vanhentunut, mutta toimiva, tapa. Edelleenkin se on paras tapa näyttää tietoja esimerkiksi tuotteesta, tai vaikkapa luoda helposti käytettävä virtuaalinen ohjauspaneeli. Tällä hetkellä AR-teknologia on siirtymässä SLAM-teknologiaan (Simultaneous Localization and Mapping) ja Suomessa Versoteq oli ensimmäisiä 3D-ohjelmistojen kehittäjiä, joka ryhtyi käyttämään tätä teknologiaa. Ongelmanamme oli kuitenkin se, että työkalut ovat olleet kehittäjiä perässä. Google julkaisi vuonna 2014 Project Tango-järjestelmän joka nojasi SLAM-teknologiaan ja näin mahdollisti kontekstin AR-järjestelmissä. Myöhemmin vuonna 2017 Apple toi ensimmäisenä AR Kit-in massakäyttöön ja melkein heti heidän perässään Google julkaisi oman ARCorensa, joka on Tango, mutta ei käytä Tango-laitteiden lisäsensoreita. Nämä kaksi kehitysversiota ovat ne tärkeimmät tällä hetkellä, koska ne ovat kehittyneimmät saatavilla olevat työkalut sekä ne mahdollistavat natiivin kehityksen mobiilialustoille, jopa AR-laseille. Kolmas asia joka erottaa ne muista, on niiden ilmaisuus. Androidilla vielä on neljäntenä avoimuus ja näin koko käyttöjärjestelmä voidaan muokata esimerkiksi AR-järjestelmään täydelliseksi sopivaksi.

Myös Microsoftilla on oma AR-järjestelmänsä, HoloLens, ja sen vahvuus on sen erottelukyky ja paras SLAM-toimivuus, sekä kehitysaika. Toisaalta se on markkinoiden kallein laite.

VR-teknologiassa suosituin laite on HTC Vive ja toiseksi suosituin on Facebookin Oculus Rift. Samsungin Gear VR ja Sonyn PlayStation VR ovat käytännössä suosituimmat, mutta ne ovat tämän mietelmän ulkopuolella niiden käyttötarkoituksen takia. Nämä ovat lähinnä peli- ja ajanvietelaitteita, eivät työkaluja.

Laajennetun todellisuuden suomat mahdollisuudet

  1. Kokoonpano
  2. Esimerkiksi Volvo käyttää Microsoftin Hololens-järjestelmää kokoonpanossa niin, että tekijät näkevät koko ajan ohjeet itselleen ja tietokone myös tarkistaa laadun heti. Lockheed-Martin käyttää vastaavaa teknologiaa F-35 hävittäjän kokoonpanossa. Näin säästetään koulutuksessa jopa vuosia, aikaa, rahaa ja ennen kaikkea tärkeimpänä on tuotteen laadun parantuminen.

  3. Huolto ja ylläpito
  4. Yksi elämän tosiasioista on se, että laitteet hajoavat joskus. Siksi osaava ja koulutettu huoltohenkilökunta on äärimmäisen tärkeää. Kuitenkin kun tuotteita on paljon, on jokainen erikoistunut hiukan erilaiseen laitteeseen ja näin huolto saattaa kestää kauemmin. Thyssenkrupp käyttää Hololens-laseja kannettavan tietokoneen sijaisena ja ekspertti voi myös huoltotoimenpiteen jälkeen tarkistaa työn.

    Harvard Business Reviewlla on loistava juttu siitä, miten AR parantaa työntekijän tehokkuutta sekä helpottaa itse työtä.

  5. Asiantuntijan apu
  6. Edellisessä videossa käytiin tämä myös läpi. AR-lasien kameran käytön tähden valmistajan ei välttämättä panostaa niin paljon koulutukseen, vaan AR-lasit ja kamera mahdollistavat jo olemassa olevan osaamisen hyödyntämisen niin, että työntekijä voi saada heti apua asiantuntijalta tarvitessaan tätä. Avustajan ei tarvitse fyysisesti olla edes paikalla, vaan voi olla vaikkapa toisella puolella maapalloa.

    Samoin lasien avulla voidaan jatkuvasti opastaa ja kouluttaa henkilökuntaa työn aikana. Tämä mahdollistaa sen, että yhtiö voi palkata hieman huonommin koulutettuja tekijöitä, koska heidän kouluttamisensa tulee olemaan lähes ilmaista.

  7. Laaduntarkkailu
  8. Samoin kuin lasit voivat auttaa työssä, ne helpottavat ja nopeuttavat laaduntarkkailijan työtä. Esimerkiksi Porsche on ottanut laajennetun todellisuuden osaksi tätä äärettömän tärkeää tehtävää. Samoin Airbus on ryhtynyt käyttämään AR-sovelluksia laaduntarkkailussa, tällä hetkellä A380 ja A350 XWB-koneet hyötyvät tästä. Airbusin omistama Testia on sovelluksen kehittäjä.

  9. Automaatio
  10. Logiikka voisi sanoa, että automaatio ja AR-käyttö kilpailevat keskenään, mutta tosiasiassa nämä tukevat toinen toistaan. Tulevaisuudessa teollisuudessa käytetään aina vaan enemmän automaatiota. Näin työntekijöistä tulee aina vaan osaavampia ja koulutetumpia kun robotit vievät monotoniset työt. AR-lasit tuovat esimiehille ja normaaleille työntekijöille mahdollisuuden tutkia ja tarkistaa automaatio- ja työprosessia, muokata ja korjata sitä. Samoin valvojat voivat helposti tehdä työtä ja auttaa toisiaan ilman fyysistä instrumentaatiota.

    Automaatiota voidaan käyttää myös työntekijöiden parantamiseen niin, että kun he käyttävät laseja he ovat IoT-tekniikan avulla yhteydessä linjaston, osaston, jne. prosesseihin ja esimerkiksi tehtaan oma tekoäly tukee heidän työtään avustamalla heitä. Vaikka tämä kuulostaakin tieteiselokuvalta tämä on jo tätä päivää. Esimerkiksi Intelin DAQRI-älykypärä auttaa vastaavissa tehtävissä.

    Yksi DAQRIn ideoista on se, että se tuo Industy 4.0-idean vanhemmille tehtaille. Kypärä ja sen oheislaitteet, lupauksien mukaan, mahdollistavat tehtaan remontoinnin nykyisille ja tuleville standardeille.

  11. Inventaarion hoito
  12. Vaikka tehdas tai muu toimisi Lean-menetelmällä, niin inventaariota ja logistiikkaa täytyy hoitaa. Esimerkiksi DHL kokeili AR-järjestelmää onnistuneesti ja on siirtymässä käyttämään sitä enemmän.

Keinotodellisuuden luomat mahdollisuudet

  1. Kerralla kuntoon
  2. Yksi tärkeimmistä mahdollisuuksista mitä virtuaalitodellisuus mahdollistaa on se, että koko tuotteen valmistus suunnittelusta valmistukseen ja lopulliseen fyysiseen olemukseen on tehty valmiiksi ennen kuin mitään fyysistä tuotetta tai laitetta on edes kosketettu. Esimerkiksi EV-autojen valmistaja Faraday Future on valmistanut konseptiautonsa näin. Ford, Jaguar – Land Rover suunnittelevat autonsa ja kaikki tuotantolinjansa etukäteen virtuaali- ja laajennetussa todellisuudessa. Näin kaikki osat saadaan simuloitua ja varmistettua toimiviksi ennen kuin ryhdytään kalliisiin investointeihin.

  3. Hahmottaminen helpoksi
  4. Virtuaalitodellisuus mahdollistaa sen, että alojen asiantuntijat voidaan tuoda yhtä aikaa samaan paikkaan, vaikka he eivät pääsisi matkustamaan. On olemassa eri alojen asiantuntijoita ja osaajia, mutta kaikki eivät osaa lukea tai hahmottaa CAD-piirustuksia. Näin vaikeasti hahmotettavat asiat saadaan helpoksi ymmärtää ja nämä osaajat voivat puhua yhteisellä kielellä käyttäen virtuaalisesti fyysisiä osia tai kohtia suunniteltavassa tuotteessa ns. ankkureina.

  5. Koulutus ja ohjeistus helpommaksi
  6. Koulutus on tärkeää ja virtuaalisen maailman avulla koulutus on helpompaa. Lentäjiä on koulutettu virtuaalitodellisuuden avulla jo vuosikymmeniä, mutta vasta nyt teknologia on päässyt sille tasolle, että VR-koulutus voidaan mahdollistaa muillakin aloilla. Suomessa esimerkiksi toimii autokoulu, joka ajatuttaa ensin simulaattorissa ja vasta sitten päästää liikenteeseen.

    Turvallisuus on tärkeää ja näin on tärkeää järjestää erilaisia turvallisuuskoulutuksia. Helpoiten nämä voidaan toteuttaa virtuaalisesti.

  7. Etäkäyttö
  8. Keinotodellisuutta voidaan käyttää hyväksi esimerkiksi huolto- ja tarkistustoimenpiteissä. Asiantuntija voi olla mukana esimerkiksi robotin tai puettavan 360-asteen kameran kautta. Samoin jotkin hankalat korjaukset voidaan toteuttaa etänä käyttäen virtuaalitodellisuutta ja kädellisiä robotteja. Näin kaukana olevat korjaajat voidaan tuoda heti paikalle, ilman odotteluja.

  9. Suunnittelu
  10. Nykyään sekä tuote, että tehdas tai paja voidaan suunnitella valmiiksi virtuaalitodellisuudessa. Tämä voidaan viedä kuitenkin pidemmälle niin, että tuotteen tai laitteen ergonomiaa päästään helposti muuttamaan ennen kuin kallista valmistamista tarvitaan aloittaa. Samoin itse tehdas voidaan luoda virtuaalisesti, jokainen yksityiskohta suunnitella valmiiksi ja sitten simuloida liikkeet siellä peliteorian kautta. EU Automationin mukaan yhtiöt ovat palkanneet suunnittelijoiksi jopa pelintekijöitä, koska he ovat erikoistuneet luomaan helposti navigoitavia alueita.

Yhteenveto

Molemmat, sekä virtuaalitodellisuus että laajennettu todellisuus, edustavat tätä päivää ja tulevat olemaan käytössä pitkän matkaa tulevaisuuteen. Konepaja- sekä kaikki muu teollisuus on tällä hetkellä tilanteessa jossa kannattaa satsata suunnitteluun, ergonomiaan, liikkumiseen ja muuntumiseen alussa huomattavasti, koska pitkällä aikavälillä tämä tulee maksamaan itsensä takaisin moninkertaisesti. Versoteq pystyy luomaan teille näitä työkaluja sekä auttamaan muiden yhteistyökumppanien etsimisessä.

Teemme ilmaisen kartoituskäynnin ja annamme vinkkejä virtuaalitodellisuuden sekä lisätyn todellisuuden käyttöönottoon. Ota yhteyttä ja varaa heti sopiva aika, jotta voimme järjestää sen aikatauluihimme sopivaksi:
Rauno Huttunen
0503099104
rauno.huttunen@versoteq.com