Realidad Virtual y Aumentada constituye la base para el diseño integrado de la Fábrica del Futuro. La competitividad de las empresas de fabricación también pasa a través de la introducción de instrumentos avanzados para la representación del conocimiento y por medio de la simulación.
Marco Sacco, Director de División, Ingeniería del Grupo Enterprise y Aplicación Virtual del Instituto de Tecnologías Industriales y Automatización, CNR, Milán
Por más de una década, la realidad virtual y la realidad aumentada se afirmaron en diversos sectores, incluyendo la manufacturera, gracias al potencial ofrecido por esas formas de visualización y de enriquecimiento de contenido. La combinación de esas tecnologías con la simulación y organización de informaciones y conocimiento sobre los sistemas productivos, se puede crear una “Fábrica virtual” - una reproducción fiel del sistema de producción que puede ser usado como soporte para los proyectos/reconfiguración de los sistemas, para sus optimizaciones, como un instrumento de control, para las actividades de capacitación y mantenimiento. Además de eso, puede ser una herramienta eficaz para la comunicación y marketing.
REALIDAD VIRTUAL Y REALIDAD AUMENTADA. La Realidad virtual (RV) es una representación digital de un “mundo” el usuario puede escribir, interfaz e interactuar en tiempo real. Este mundo digital puede ser una reproducción de la realidad o de un escenario imaginario. Un Ambiente de RV debe proporcionar al usuario una experiencia sensorial visual (3D), auditiva (estéreo), táctil y olfativa (como Morton Heilig hizo con el sistema Sensorama). Hoy en día, la experiencia visual es la forma más avanzada, mientras que la experiencia de los otros sentidos aún está en fase de prototipo, todavía no son satisfactorios o no suficientemente usados. La Realidad aumentada (RA) se concentra en el sentido de la visión y de la percepción visual de la realidad objetiva, que es enriquecida (aumentada) digitalmente y en tiempo real con elementos visuales (digitales) capaces de proporcionar informaciones contextualizadas (el RA no es meramente , texto en sobre posición). Hace varios años atrás, la RV y la RA, aunque eran atractivas y llenas de potencial, permanecieron en segundo plano porque no existían tecnologías disponibles donde se pudiesen aplicar esas técnicas fuera del laboratorio.
Si en el pasado fueron usados monitores voluminosos, visores y guantes sensoriales, que solamente un círculo de eruditos tenían acceso, hoy el mercado ofrece una amplia variedad de tecnologías (típicamente: tarjetas gráficas, proyectores y gafas 3D, gafas de protección, sistemas de rastreo, tabletas, smartphones, etc.) a precios accesibles que permiten, por un lado, al mundo industrial de poder hacer uso seriamente y adoptarlas y por otro lado, al “público en general” para conocer y apreciar el potencial de la RA y de la RV.
ESAS TECNOLOGÍAS PIONERAS PERMITEN ESA FORMA DE SIMULACIÓN QUE AYUDA A TENER RESPUESTA DE LA PREGUNTA “¿QUÉ PASARÍA SI?”. Por ejemplo: ¿Cómo sería el panel del coche si tiene una iluminación brillante en vez de opaco? ¿Cómo podríamos introducir un nuevo concepto/producto/sistema al Consejo de Administración? ¿Cómo podríamos mostrar a un cliente en potencial un sistema no transportable? A partir de esas preguntas, se puede intuir que, si fuera posible representar y simular totalmente de alguna manera el “objeto” en cuestión, tendríamos una gran oportunidad de probar, manipular, cometer errores, alterar, restablecer el “objeto” infinita veces, ahorrando tiempo y dinero en cada etapa.
En este sentido, dentro de la investigación aplicada y del mundo de los sistemas de producción industrial, nació hace algunos años el término “Fábrica Virtual” para indicar las líneas de investigación donde se aplicaría la RV y la RA y otras tecnologías, para crear una simulación global y general de los sistemas de producción. Hoy, esas tecnologías tienen una amplia gama de aplicaciones en diversos sectores, como: turismo, entretenimiento, manufactura, medicina y cirugía, manufacturera, bienes culturales, diseño, moda, marketing y entrenamiento. CNR-ITIA participa activamente en los proyectos nacionales e internacionales en el campo de la investigación aplicada donde la RV y la RA son usadas, como: herramientas de soporte en la creación de productos, sistema de producción y también en el campo de la medicina de rehabilitación. Fue creado un ambiente de RV para el entrenamiento y mantenimiento en el sector aeronáutico (Virtual Hangar), un sistema para probar zapatos virtuales personalizados en realidad aumentada (Magic Mirror), una aplicación para dar apoyo a los ancianos y a las personas con ciertos tipos de enfermedades para que tomen sus medicamentos diariamente (Monitech), un sistema de soporte para el control y la motivación en la rehabilitación después de un accidente cerebro vascular (Riprendo @ Home) , un software para la planificación y el control de aviones pilotados por control remoto (Drone AGE, progetto Space4Agri).
FÁBRICA VIRTUAL: LA FÁBRICA DEL FUTURO. El desarrollo de la Fábrica Virtual en CNR-ITIA comenzó hace unos 15 años, con el desarrollo de un prototipo en el ámbito del proyecto EUREKA. ManuFuturing. El sistema creado consistía en un ambiente virtual donde se podría navegar e interactuar a través de gestos, usando guantes con sensores, gafas estereoscópicas y viendo una grande pantalla. Las funcionalidades creadas permitían la disposición de máquinas y recursos productivos en una mesa de trabajo y de poder interactuar con un simulador de proceso para evaluar los desempeños del proyecto diseñado. En el proyecto de investigación siguiente, el MPA - Modular Plant Architectura, fue implantado un prototipo usando un casco con sensores para permitir al usuario moverse libremente en el ambiente virtual, explorando en 360° y, por supuesto, interactuando con los objetos virtuales.
ESOS PRIMEROS PROTOTIPOS ERAN BASADOS EN SOFTWARE COMERCIALES Y COSTOS WORKSTATION GRÁFICO CON SISTEMA OPERACIONAL UNIX pero con el advenimiento del PC equipado con poderoso potencial gráfico. CNR-ITIA comenzó a desarrollar software basado en plataforma Windows/PC y en la biblioteca de gráficos OpenGL. Los primeros resultados llegaron en 2004 en el ámbito del proyecto EUROShoE, donde se creó el laboratorio del Instituto para la producción personalizada del calzado. Era una fábrica virtual, donde era posible configurar el proceso de producción y visualizar el proceso de producción, gracias a la conexión con un simulador de externo. Los desarrollos posteriores llevaron a la creación de una biblioteca de software (GIOVE) usada, por ejemplo, en el proyecto para crear un ambiente de soporte de la fábrica basado en el Windows.
El proyecto siguiente VFF (Virtual Framework Factory) permitió desarrollar una nueva versión de GIOVE-FV, que hizo posible interactuar con otras aplicaciones principalmente de simuladores. De hecho, la VFF puede definirse como un ambiente de colaboración integrada destinado para el intercambio de informaciones y conocimientos con relación a la fábrica, para apoyar las actividades de proyecto, gestión y control, también a través del uso de un repositorio semántico. El proyecto de la fábrica, definido en el ambiente virtual, puede ser usado para generar un modelo de simulación, mientras que la salida de la simulación en término de registro de eventos, puede ser elaborado para crear una animación dinámica de los objetos dentro del GIOVE-VF.E-VF that makes interacting with other applications - simulators in particular - possible. And VFF can indeed be defined as an integrated collaborative environment aimed at sharing information and knowledge relative to the factory in order to support the design, management and monitoring activities also through the use of a semantic repository.
The factory project defined in the virtual environment can be used to generate a simulation model, while the simulation’s output in terms of event log can be processed to create a dynamic animation of the objects within GIOVE-VF. CONCLUSIONES. Las fábricas virtuales se están convirtiendo en una herramienta ideal de soporte para el proyecto y optimización de los sistemas de producción. Gracias a eso, todos los especialistas pueden reunirse en un espíritu de colaboración, frente a una representación realista de la fábrica, que hace con que las contribuciones de los diferentes dominios sean más comprensibles y donde es posible analizar “¿Qué pasaría si?”.
Para mayores informaciones y contactarse con el autor, Dr. Marco Sacco, Marco.Sacco@itia.cnr.it, y participar de la conferencia de la Asociación Europea de RV y RA (15-16 octubre, Lecco http://www.eurovr-association.org/conference2015/)