Ожившие технологии будущего: VR, AR, MR в строительной отрасли

В начале года ТЕХНОmagazine рассказывал о «ТОП 5 технологий, на которые стоит обратить внимание в 2020». Среди них также были отмечены виртуальная и дополненная реальность. Сообщения о разработке новых технологических решений на основе VR, AR и MR (смешанная реальность) поступают регулярно. Но вот что из этих решений удалось внедрить на практике. Причём не просто внедрить опытный образец, а добиться именно коммерческого использования.

Чем отличаются VR, AR, MR

Чтобы легче понимать друг друга необходимо говорить «на одном языке». Поэтому для начала стоит разобраться в терминах. Ведь по сути любая компьютерная программа – это виртуальный мир. Так что же такое скрывается за аббревиатурой VR, AR, MR и чем отличаются виртуальная и дополненная реальности.

Виртуальная реальность

VR – это Virtual Reality. В переводе с английского виртуальная реальность. Термин означает, полностью созданный компьютером цифровой мир, который никак не привязан к местоположению. Чтобы попасть в него обычно используется шлем или очки виртуальной реальности. Для взаимодействия с объектами компьютерной вселенной также понадобятся специальные приспособления – джойстики vr или сенсорные контроллеры.

Погрузившись в виртуальную реальность человек перестаёт видеть и взаимодействовать с реальным миром. Поскольку сигнал транслируется в замкнутом пространстве специального устройства, который плотно надет на лицо и не допускает попадания внешнего источника света. В случае использования шлема или наушников доступ звука окружающего реального мира также ограничен.

Дополненная реальность

В отличии от VR, AR – Augmented Reality, в переводе дополненная реальность – это уже проникновение цифрового мира в реальный. Он по-прежнему не привязан, а точнее сказать не полностью привязан, к местности. Но видеть его можно уже не отключаясь от мира реального.

Взаимодействие человека с дополненной реальностью происходит с помощью специальных очков и всё тех же сенсоров VR или с использованием сенсорного экрана. Хотя появились уже программные разработки, которые позволяют листать виртуальное меню и взаимодействовать с помощью рук, без применения сенсоров.

Смешанная реальность

 

MR – Mixed Reality – смешанная реальность. Это по сути разновидность дополненной реальности, когда виртуальные объекты привязаны к местности. Отличие MR и AR заключается в том, что смешанная реальность «вписывает» виртуальный объект в реальный мир таким, каким должен быть (стать) этот объект в реальности. Например, при парковке автомобиля на мониторе появляются линии траектории движения – это дополненная реальность. А, скажем, «примерка» монтажа оборудования в конкретном месте производственной площадки до начала монтажа – это уже MR.

Виртуальная реальность в строительной отрасли

Виртуальный мир давно и прочно вошёл в повседневную жизнь. Технические приспособления для погружение в «иные миры» в виде шлемов и очков легко приобрести, их цена стала доступной, а возможности современных смартфонов позволяют воспроизводить большинство программ. Поэтому неудивительно, что внедрение технологий на основе VR имеет сейчас наибольшее распространение.

Обучение в виртуальной среде

Самой распространённой сферой применения виртуальной реальности в строительной отрасли является обучение: операторов – работе с оборудованием, работников – поведению на рабочей площадке. И если тренажёры-симуляторы всё ещё остаются достаточно дорогой «игрушкой», то HMD модули активно используются для обучения заказчиков работе с конкретным оборудованием. Особенно это заметно в сегменте высотных рабочих платформ, где практически на всех крупных международных выставках представлены подобные решения.

Симуляторы для работы на подъёмниках представляют рабочую корзину оператора со всеми органами управления, расположенными в точности, как на реальной машине, очки виртуальной реальности, а также монитор, на котором транслируется изображение того, что видит обучающийся. Это позволяет скорректировать действия сотрудника, не подвергая риску его и технику.

Кроме того, виртуальная реальность позволяет создавать контролируемую среду для проведения «уроков» по технике безопасности. В качестве примера можно привести модуль VR для обучения работников дорожных служб от концерна Caterpillar. Он предназначен для обучения сотрудников поведению на рабочем месте, взаимодействию с коллегами и оборудованием.

Следуя поговорки, что «учиться надо на чужих ошибках, но на своих быстрее доходит», учебные сеансы помогают прочувствовать последствия, которые могут случиться в случае не соблюдения требований техники безопасности. Каждое принятое решение внутри виртуального мира предлагает позитивное или незабываемое негативное последствие. Таким образом человек не только читает, но и ощущает их на себе, не получая при этом травм.

Стоит отметить, что согласно исследованиям Global Market Insights, рынок обучения операторов при помощи VR технологий растёт на 13% в год.

Виртуальный мир для воплощения в реальность

Цифровое моделирование зданий – BIM – тоже является продуктом VR технологии. Однако развитие и доработка технологии всё больше переносит его в категорию смешанной реальности. Поэтому поговорим о нём именно в разделе MR.

Ещё одним аспектом применения виртуального мира является проектирование специальных машин. И хотя они изготавливаются непосредственно под конкретный проект, работы по нему идут на цифровой модели реальной площадки, а значит полностью в виртуальном пространстве.

Одним из примеров является программа Liebherr Crane Planner 2.0, которая создана совместно с Центром строительной робототехники. Цель программы – показать клиентам возможности кранов для решения различных задач. Она позволяет создавать 3D модель строительной площадки и наглядно демонстрировать работу грузоподъёмной техники.

Конечно, такую же программу можно смотреть и на экране компьютера, но, по словам специалистов, восприятие размеров, высоты, машины и прочего в виртуальной среде гораздо лучше, чем на плоском мониторе.

Дополненная реальность помогает строить и ремонтировать

Виртуальный мир помогает также строить и конструировать технику. Технологии BIM – тоже являются часть VR пространства. Тем не менее, очень важно точно построить спроектированное здание, а также быть уверенным, что, например, заказанное оборудование можно установить в данном помещении. Да и правильный подбор, скажем, опалубки, не менее важен.

Дополняя реальность на стройплощадке

Ускорить процесс и сэкономить средства в этом случае помогает AR. С помощью программ дополненной реальности можно посмотреть какой тип и какое количество опалубки необходимо для строительства объекта. Запустив приложение на планшете или смартфоне можно не только наглядно увидеть, каким образом будет выстроена опалубка, но и проверить правильность сборки. Подобные приложения есть у Doka, Paschal, Peri и других компаний.

Производители оборудования и техники, а также компании по прокату и аренде предлагают подобные программы для подбора машин. Особенно, когда работа проводится в условиях ограниченного пространства. Такие приложения создают возможность оценки проекта на месте. Предоставляя интерактивный опыт использования конкретной техники непосредственно на участке, можно наглядно убедиться, как она справится с поставленной задачей, пройдёт ли все узкие места, не заденет ли ЛЭП. К тому же приложение сразу может посчитать стоимость затрат на проведение работ.

Виртуальный наставник в реальном мире

Во времена СССР на многих предприятиях существовала система наставничества. Когда молодой специалист приходил работать на предприятие, его закрепляли за одним из сотрудников и тот помогал ему применять теоритические знания на практике.

Примерно тоже, делают сейчас с помощью AR технологий. Только физическое присутствие наставника рядом не требуется. В случае затруднений, более опытный сотрудник или инженер может подсказать работнику, что делать находясь в офисе. При этом он может видеть происходящее на участке глазами исполнителя.

Причём возможно даже дистанционное обучение без наставника. Возможности HoloLens 2 от Microsoft (и подобных продуктов от других производителей) даёт возможность транслировать обучающий материал с помощью голограммы. В итоге, сотруднику достаточно только повторять действия из «учебника».

Смешанная реальность

Находясь на стыке виртуальной и дополненной реальностей, MR позволяет сопоставлять проектную документацию с реально выполненной задачей. Так, компания Trimble внедрила систему SiteVision, которая позволяет отследить и визуализировать этапы строительства. Программа не привязана к какой-то точке, а использует GNSS для ориентации в пространстве.

На мобильное устройство устанавливается приложение, которое с помощью антенн телефона или планшета программа определяет местоположение. Закачав данные проекта из BIM или CAD можно контролировать проделанную работу, а также видеть соответствие реального положения дел технической документации. Кроме того, этапы строительства можно регламентировать по срокам, что даст возможность наглядно видеть выполненную работу.

Создание таких виртуальных двойников обычно происходит с привлечением специализированных софтверных компаний, которые разрабатывают облачный проект для всех участников. Например, Topcon Magnet Live предоставляет заинтересованным сторонам проекта все важные данные для координации.

Софтверная компания Bentley Systems внедряет свой приложение смешанной реальности Synchro XR для инфраструктурных проектов. Используя гарнитуру Hololens 2 пользователи могут взаимодействовать с просматриваемыми цифровыми моделями, используя интуитивно понятные жесты рук. Платформа позволяет многочисленным заинтересованным сторонам проекта одновременно просматривать, взаимодействовать и испытывать 4D-объекты в пространстве и времени.

Новые разработки с применением VR, AR, MR

Это только часть разработок, которые уже применяются в строительстве. По мнению экспертов, в ближайшие годы мы увидим внедрение большого числа новых технологий, основанных на технологии виртуальной реальности. Какие именно – будет зависеть от развития агрегатной базы. Ведь для их использования необходимы различные девайсы. Жаль, что большая часть этих технологий пока не применяются на территории России и СНГ. Ведь они помогают снизить стоимость строительства, повысить эффективность и качество реализуемых проектов.

Автор: Геннадий Петров