Виртуальный инжиниринг

MAN и Университет прикладных наук Верхней Австрии используют IC.IDO ESI для проектирования линии сборки грузовиков

«Быстрая подготовка данных в среде виртуальной реальности, мощный функционал для операций сборки и дружественный интерфейс подтвердили правильность выбора IC.IDO ESI для нашей работы. Такие особенности системы, как удобство использования, выполнение физических расчетов и возможность определения столкновений деталей при сборке в режиме реального времени, отвечали нашим потребностям. То, что раньше занимало у нас две недели, теперь можно выполнить всего за один день».

Инженер Франц Обермайр
Профессор Университета прикладных наук Верхней Австрии

Задача

Перед специалистами компании MAN Truck & Bus Österreich AG стояла задача разработать эффективный проект конвейера для сборки грузового автомобиля. Им было важно заранее видеть последовательность сборки, чтобы иметь возможность усовершенствовать процесс, а также ускорить и повысить эффективность выполнения операций. 

Преимущества

MAN удалось не только упростить процесс установки сборочной линии, но и сделать эксплуатацию оборудования более эффективной. Это стало возможным благодаря кооперации проектировщиков, операторов и субподрядчиков при работе с 3D-прототипом. Предприятие также сократило время запуска и снизило затраты за счет ускорения проведения испытаний линии с двух недель до 1 дня.

История

В условиях быстрой глобализации рынка производители комплектующих для автомобилей и их поставщики оказываются в очень изменчивой бизнес-среде. Виртуальное проектирование изделий с применением инновационных технологий, безусловно, стало необходимым условием для поддержания и повышения их конкурентоспособности, роста и стандартов качества. 

Виртуальная Реальность позволяет реализовать это, объединяя команды дизайнеров, инженеров и производственников для совместной работы над современным виртуальным прототипом и  совершенствования процессов сборки и разборки.

Еще в 2010 году MAN обратился в студенческое отделение Штайр Университета прикладных наук Верхней Австрии в поисках сотрудничества по проекту, в котором они могли бы внедрить Виртуальную Реальность в процесс планирования.

Три основные цели MAN относительно применения этой новой системы заключались в том, чтобы предвидеть последовательность сборки/разборки, значительно улучшить этот процесс и сделать его более быстрым и эффективным, упростив задачи оператора и учитя эргономичность и общедоступность на ранней стадии проектирования.

В конечном итоге MAN стремились создать наилучший продукт за меньшее время и с меньшими затратами. Университет прикладных наук точно знал, как помочь. Располагая собственной системой Виртуальной Реальности типа CAVE (Пещера), специалисты уже имели некоторые знания в этой области, однако решение, которое у них было в то время, не могло обрабатывать достаточное количество данных, чтобы обеспечить плавное всеобъемлющее погружение в режиме реального времени для анализа изделия.

После изучения ведущих игроков на рынке Виртуальной Реальности, профессор Обермайр Университета прикладных наук и его команда выяснили, что удобство использования IC.IDO ESI, физические расчеты и обнаружение столкновений в реальном времени было именно тем, что требовалось MAN. Внедрение IC.IDO ESI быстро поддержали сотрудники, руководство и субподрядчики.  

Применение Виртуальной Реальности означало, что в ранее налаженных процессах произойдут изменения. При внедрении любой новой технологии существует определенный период запуска, прежде чем она станет полностью рабочей и функциональной. Уже на этом этапе специалисты MAN увидели, что  IC.IDO ESI это что-то большее, чем просто инструмент виртуального планирования сборки. Она оказалась совместной коммуникативной платформой, на которой заинтересованные стороны могли обмениваться своими знаниями и опытом.

Как только все новые пользователи познакомились с Виртуальной Реальностью, стали очевидны два основных преимущества применения IC.IDO ESI на раннем этапе. Во-первых, инженеры, операторы оборудования и субподрядчики смогли обсудить 3D-прототип еще до создания производственного цеха. Во-вторых, это помогло строительной компании предвидеть потребности MAN, для того чтобы предприятие могло работать максимально эффективно.
Когда Обермайра попросили описать типичный процесс планирования производства до и после использования IC.IDO, он пояснил:

«Раньше мы создавали новую сборочную линию следующим образом: рабочие собирали линию с понедельника по пятницу, затем они дорабатывали инструменты и процесс сборки, со следующего понедельника до среды они постепенно начинали запускать линию сборки, на тот момент не являющейся ни полностью работоспособной, ни тем более эффективной. Чтобы добиться 100% функциональности иногда приходилось потратить целых две недели. Сейчас, с IC.IDO инженеры, операторы, подрядчики, поставщики и планировщики сборки проводят совместный анализ сборочной линии. Они находят ошибки, устраняют их, завершают расчёты и начинают строить линию сборки в пятницу. А к понедельнику она уже на 100% готова к работе».

Рисунок 1: Кабина для вождения грузовика, показанная в CAVE.

В будущем Обермайр рассчитывает ещё более реалистично реализовывать сборочные операции в в системе. (Рис.1) «Мы уже отслеживаем некоторые реальные инструменты, но теперь задача состоит в том, чтобы улучшить обратную связь, которую оператор получает, задавая некоторое силовое ощущение человеку, выполняющему манипуляции с оборудованием», - говорит он. Теперь вместо простого видения окружения в 3D, в виртуальной среде используются реальные «отслеживаемые» элементы сборки и инструменты, а реальные компоненты объединены с виртуальными прототипами. Что касается нынешнего времени, Обермайр уверен, что IC.IDO - это самое удобное из доступных решений, в котором можно моделировать масштабные процессы оптимизации последовательностей сборки/разборки.

Если быть точнее, указанные выше цели Обермайра связаны с созданием

Смешанной Реальности и наличием силовой обратной связи. Смешанная реальность - это среда, где реальные объекты сливаются с виртуальными, где пользователю сложно отличить реальное от виртуального - два мира теперь кажутся единым (Рис.2). В этой среде физические и цифровые объекты сосуществуют и взаимодействуют в реальном времени (Рис.3).

Рис.2 Проверка доступности с использованием Смешанной Реальности.

В дополнении к Смешанной Реальности Обермайр рассчитывает повысить реалистичность взаимодействия оператора с виртуальным объектом, используя силовую обратную связь. Она добавляется к реальным элементам и инструментам, например, в виде вибрации или тактильного ощущения. В конечном счёте, цель состоит в том, чтобы сборка грузовика в CAVE стала максимально приближенной к реальной жизни.

В итоге, MAN и Университет прикладных наук Верхней Австрии вместе с Францем Обермайром сумели упростить процесс установки и запуска новой сборочной линии грузового автомобиля, одновременно, сделав её более эффективной, чем когда либо прежде. Время, затрачиваемое на весь процесс, значительно сократилось, потому что все участники могли совместно выявлять проблемы и быстро принимать решения по их устранению. Имея возможность исправлять ошибки на этапе проектирования, а не фактически, на линии сборки, они сэкономили много денег. Только время покажет, какие другие преимущества получит MAN в будущем, продолжив инвестировать в IC.IDO и начав использовать Смешанную Реальность и силовую обратную связь.

Рис.3 Экспериментальный монтаж - виртуальные части сборки связаны с реальными инструментами.