طرح ریزی کار تعاملی در کارخانه با واقعیت ترکیبی

3 ژانویه 2023 -توسط Joerg-Dieter Walz, Fraunhofer-Gesellschaft

طرح ریزی چیدمان با HoloLayouts در حالت مینیاتوری. اعتبار: Fraunhofer IPA/Rainer Bez

کارخانه های آینده نیازهای قابل توجهی برای برآورده کردن دارند – از جمله توانایی سازگاری سریع با فرآیندهای تولید و عملکرد در فضاهای کم که هزینه عملیاتی بالایی دارد. واقعیت ترکیبی دقیقاً در این نوع سناریو می تواند پشتیبانی کارآمدی را برای طرح ریزی کارخانه ارائه دهد.

محققان موسسه Fraunhofer برای مهندسی ساخت و اتوماسیون IPA از طریق نرم‌افزار HoloLayouts طرح‌ای را توسعه داده‌اند که در آن افراد متعددی می‌توانند به صورت تعاملی در ایجاد طرح‌بندی‌های کارخانه‌ای که از فضا به طور موثر استفاده می‌کنند، همکاری کنند. فرآیند طرح ریزی کارخانه را می توان در یک محیط مجازی، با تغییراتی که به صورت زنده و در زمان واقعی ایجاد می شود، تجربه کرد.

کارخانه های امروزی اغلب بر روی کامپیوترها طرح ریزی می شوند. نقطه ضعف این رویکرد این است که به سختی می توان کارمندان تولید را درگیر کرد زیرا نرم افزار معمولاً باید توسط یک متخصص اداره شود. با این حال، ورودی کارمندان تولید، بخش مهمی از ایجاد چیدمان و فضاهای مناسب است.

فرآیندهای تولید نیز به سرعت در حال تکامل هستند و نیاز به تغییر و توسعه ساختمان های کارخانه دارند. تولید باتری نمونه بارز حوزه ای است که در آن فرآیندها در نتیجه نوآوری در محصولات و فناوری های تولید به سرعت در حال تغییر هستند.

این چالش ها همان چیزی است که محققین Fraunhofer IPA را به توسعه یک طرح کاربردی برای طرح ریزی کارخانه با واقعیت ترکیبی (MR) سوق داد. HoloLayouts به عنوان بخشی از پروژه DigiBattPro4.0-BMBF به وجود آمد که هدف آن دستیابی به تحول دیجیتال کامل در زمینه تولید سلول باتری است.

واقعیت ترکیبی: بهترین از همه دنیا

فضاهای مورد استفاده برای تولید باتری به دلیل الزامات خاصی که فرآیندها شامل می‌شوند، هزینه زیادی دارند، مانند اتاق‌های تمیز و اتاق‌های خشک. همچنین معمولاً مناطق استقرار بسیار کمیاب هستند. نوآوری‌های تولید به گزینه‌های طراحی انعطاف‌پذیر همه‌کاره در آینده نیاز دارند. کریستین کوچر، محقق در Fraunhofer IPA می گوید: کارخانه آینده باید قابل تغییر باشد. با HoloLayouts، ما به این نیاز پاسخ می‌دهیم و یک طرح‌ریزی انعطاف‌پذیر و کارآمد از نظر فضا را ممکن می‌کنیم که به طرح‌بندی‌ها اجازه می‌دهد تا به سرعت با محصولات و فناوری‌های تولید جدید سازگار شوند.

کاچر به همراه همکارانش گونتر ریکسینگر و مارکوس ساسالوویچی و با کمک محیط توسعه یونیتی توانسته است از مزیت کلیدی ابزار واقعیت ترکیبی استفاده کند: این ابزار چند نفر را قادر می‌سازد تا در فرآیند طرح‌ریزی یک کارخانه با یکدیگر تعامل داشته باشند. ، چیزی که به طور کلی در ابزارهای طرح ریزی سه بعدی مبتنی بر رایانه معمولی امکان پذیر نیست. برخلاف واقعیت مجازی (VR)، هیچ پارتیشنی بین کارمندان و محیط وجود ندارد – در کنار مدل‌های مجازی، آنها هنوز هم می‌توانند محیط واقعی را ببینند و می‌توانند با سایر افراد درگیر در فرآیند طرح‌ریزی تعامل داشته باشند.

بررسی یک مدل در HoloLayouts. اعتبار: Fraunhofer IPA/Rainer Bez

تنظیم دقیق و اعتبار سنجی کارخانه ها

این امر از طریق ترکیب نرم افزار HoloLayouts و سخت افزار مورد نیاز برای اجرا، Microsoft HoloLens 2 امکان پذیر شده است. این هدست واقعیت ترکیبی ، محیط طرح ریزی مجازی را مستقیماً در میدان دید کاربران طراحی می کند. سپس کاربران می توانند اشیاء مجرد مانند ماشین ها یا قطعات کار را برداشته، حرکت دهند، بلغزانند، مقیاس کنند و در موقعیت قرار دهند و یک کاتالوگ برای افزودن اشیاء جدید در دسترس است. برای مثال، تنظیم فاصله بین اشیا و عرض راهرو نیز امکان پذیر است.

در حالت مینیاتوری، کاربران می توانند با تهیه پیش نویس طیفی از گزینه های چیدمان و مشاهده یک نمای کلی از طرح شروع کنند. سپس طرح‌بندی‌ها در اندازه اصلی خود در حالت 1:1 نمایش داده می‌شوند و به آن‌ها اجازه می‌دهند در محل اعتبارسنجی شوند. کاچر با اشاره به مزایای دو گزینه دیدگاه می گوید: «این امکان شناسایی زودهنگام ایرادات طرح ریزی را فراهم می کند، زیرا به کارمندان یک دید واقع بینانه از ظاهر طرح محیط کارخانه می دهد.

کارمندان همچنین می توانند به عنوان یک تیم در هر دو حالت کار کنند و روی طرح بندی ها با هم کار کنند. یک جلسه مشترک را می توان به عنوان راهی برای افزودن کاربران بیشتر، چه در یک فضا حالت Co-Located یا در چندین مکان (حالت از راه دور) شروع کرد. حالت Co-Located مدل را به همه شرکت کنندگان دقیقاً در یک نقطه از فضا نشان می دهد و بحث در مورد جنبه های خاصی از چیدمان را برای آنها آسان تر می کند. طراحی بصری به این معنی است که حتی کارمندانی که تجربه MR ندارند نیز می توانند در فرآیند طرح ریزی شرکت کنند.

HoloLayouts قبلاً خود را در آزمایش عملی به عنوان بخشی از پروژه DigiBattPro4.0 ثابت کرده است. طرح واقعیت ترکیبی برای طرح ریزی یک منطقه جدید شامل دو ایستگاه تامین مواد خام برای کیسه های بزرگ و طیف وسیعی از دستگاه های جانبی مانند فیلترهای گرد و غبار مورد استفاده قرار گرفت. فرآیند طرح ریزی با همکاری VARTA Consumer Batteries GmbH & Co. KGaA انجام شد و کارمندان به ویژه توانایی طرح را برای ارائه درک خوبی از فضای در حال طرح ریزی و ماهیت بصری آن ستایش کردند.

HoloLayouts همچنین در مرکز تولید سلول های باتری دیجیتالی (ZDB) برای طرح ریزی خط مونتاژ 21700 سلول باتری لیتیوم یون استفاده شده است. تولید سلول باتری شامل فرآیندهای تولید نوارهای الکترود، مونتاژ سلول ها با استفاده از الکترودها و سایر اجزا و تکمیل سلول ها است. یک خط تولید در Fraunhofer IPA به منظور مونتاژ سلول ها، دومین مرحله از این مراحل، ایجاد شد. کوچر می‌گوید: ما توانستیم HoloLayouts را به عنوان بخشی از این کار وارد کنیم، که به ما اجازه داد طرح‌بندی‌هایی را ایجاد و آزمایش کنیم که از فضای محدود موجود به طور بسیار کارآمدی استفاده می‌کنند.