Виртуальная реальность на производстве: в  Группе Магнезит разработали VR#8209;тренажер на основе модели в КОМПАС-3D

Специалисты управления инжиниринга, проектов и производства работ Группы Магнезит создали тренажёр виртуальной реальности для обучения технике кладки огнеупоров в футеровку туннельного вагона. С помощью специального VR-шлема обучающийся сможет полностью погрузиться в этот процесс и пройти все его этапы.

Если раньше производители AR и VR решений (в области дополненной и виртуальной реальности) ориентировались исключительно на игровую индустрию, то в настоящее время они направляют свои усилия на разработку VR-решений для промышленного сектора. Есть множество примеров практического применения этих технологий в промышленности. В техническом центре компании Ford VR-технологии уже давно помогают обучать сотрудников, выявлять потенциально опасные операции и оптимизировать рабочие процессы ещё до запуска новых конвейеров. Усиленными темпами внедряются новые технологии и в России. По данным опроса, проведённого среди 100 крупных российских предприятий, данные технологии используют 25% компаний из выбранного списка, из них 40% — в IT-секторе, 35% — в металлургии, 23% — в телекоммуникационной и нефтегазовой сфере. Не стоит на месте и Группа Магнезит.

Первые разработки инжиниринговой службы, связанные с виртуальной реальностью, прошли совместно со специалистами музея «Магнезит». Теперь посетители музея могут участвовать в виртуальных экскурсиях по производственным площадкам предприятия. Следующим шагом в развитии этого направления стала разработка VR-тренажера по футеровке вагона туннельной печи на новой линии по производству ПШПЦ изделий (изделия огнеупорные периклазошпинельные, изготавливаются с применением плавленого шпинельсодержащего материала — прим. АСКОН).

На линии используется новый тип вагонов, оснащённых колёсами небольшого диаметра (на каждом вагоне их шесть), что позволяет вагону плавно и стабильно передвигаться по путям и платформе лафета. Футеровка вагонов состоит из нескольких слоёв. Верхние два ряда – изделия Группы Магнезит, изготовленные по индивидуальному дизайну, остальные входят в комплект поставки оборудования. Огнеупоры, составляющие кладку футеровки новых вагонов, тщательно подгоняются друг к другу посредством шлифовки на станке «Wassmer».

- Важнейшим моментом в создании виртуального тренажёра был предварительный сбор информации, – рассказывает Александр Байсаров. – Нам необходимо было понять, в чём заключается процесс, самим разобраться в нём. Для этого мы выходили на производство, делали снимки интересующих нас операций, фотографировали инструменты, чтобы потом их смоделировать. Первым практическим этапом в работе над тренажёром было моделирование футеровки вагонетки, а это почти 700 деталей.

Специально для АСКОН Александр Байсаров пояснил, как работали с CAD-моделью:

«Для создания тренажера по футеровке вагонетки мы использовали 3 программы: КОМПАС-3D, Blender, Unreal Engine 4. Моделировать можно как в КОМПАС, так и в Blender. КОМПАС позволяет выполнить точную по размерам модель, поэтому именно его использовали в качестве программы для моделирования.

Футеровка вагонетки многослойная, многокомпонентная. Процесс моделирования был разделен на две части: с 0-го по 3-й ряд и с 4-го по 6-й. Моделировали разными способами. При первом создавался ряд одной деталью, а затем уже вырезанием разделялся на отдельные изделия. Оставалось одно тело, но визуально оно выглядело как много изделий. При втором способе сначала создавались отдельные компоненты, а потом их собирали в сборку целого ряда.

Однако модели самой вагонетки недостаточно, необходимо было смоделировать интерьер, чтобы у инженеров было ощущение полного погружения в процесс. Так что в КОМПАС-3D были спроектированы ручной вибратор, стол для изделий и рулонный материал.

Из КОМПАС в Blender модели передавались через STL. Тут возникла сложность: Blender открывал STL-файлы как одно тело, а в конечном продукте нам нужны были отдельные компоненты, чтобы работать с каждым из них. Именно поэтому нам подошли оба способа моделирования в КОМПАС. Также файлы STL не передают цвета модели, так что в КОМПАС-3D мы их не задавали.

- Следующая задача – импорт получившихся 3D-моделей в игровой проект Unreal Engine, – продолжает Игорь Минниханов. – На этом этапе потребовалось переделать ранее разработанную механику передвижения: в виртуальных экскурсиях вы просто ходите по помещению, изучаете оборудование, но не взаимодействуете с окружающим миром. А в данном случае, как раз наоборот, обучающийся должен иметь возможность производить виртуальные действия: взять огнеупорное изделие или материал и установить его в нужное место. Решение этой задачи для нашей команды было новым и достаточно сложным, но коллективными усилиями мы достигли желаемого результата.

Создание логики программы — это самая кропотливая часть нашей работы. Помимо написания самого кода, что делалось при помощи системы визуального скриптинга Blueprint, необходимо было проработать материалы и расставить источники освещения. В итоге мы получили тренажер с возможностью полного погружения в процесс футеровки вагона. В тренажере применяется VR-шлем Oculus Rift S. В нём имеются встроенные камеры для определения пространства, и поэтому нет необходимости в установке дополнительных датчиков по стенкам помещения. А руки в виртуальной реальности заменяют контроллеры (джойстики).

В последующем разработанное виртуальное пространство можно будет использовать для имитирования различных нештатных ситуаций: пожара, задымления, аварийной поломки оборудования. По результатам можно будет посмотреть, как поведёт себя человек в случае ЧП, отработать технику безопасности, не подвергая его риску. Одним из главных преимуществ виртуального тренажера является эффект погружения в процесс. Во время обычных занятий человек может отвлечься от изучаемого материала и упустить важные моменты, тогда как при обучении на VR-тренажере он сконцентрирован на предмете. Это позволяет быстрее и эффективнее проходить обучение, при этом изученный материал запоминается лучше. Применение VR-тренажеров – это ещё и экономия, отсутствие затрат на организацию помещения, имитирующего рабочее место, на закупку оборудования, инструментов. Для обучения достаточно шлема виртуальной реальности, пустого пространства и программного софта, создание которого под силу команде инжиниринга.