Realidade Virtual e Aumentada são a base para o projeto integrado da Fábrica do Futuro. A competitividade das empresas manufatureiras também passa pela introdução de ferramentas avançadas para a representação do conhecimento e da simulação.
Marco Sacco, Head of Division, Gruppo Enterprise Engineering and Virtual Application, Instituto de Tecnologias Industriais e Automação, CNR, Milão
Por mais de uma década, a Realidade Virtual e a Realidade Aumentada firmaram-se em diversos setores, incluindo o manufatureiro, graças ao potencial oferecido por essas formas de visualização e de enriquecimento de conteúdo. Ao combinar essas tecnologias com a simulação e organizar oportunamente informações e conhecimentos sobre os sistemas produtivos, pode-se criar uma “fábrica virtual” - uma reprodução fiel do sistema de produção que pode ser usada como suporte aos projetos/reconfiguração dos sistemas, das suas otimizações, seja como um instrumento de monitoramento, seja em atividades de treinamentos e de manutenção. Além disso, pode ser uma ferramenta eficaz para a comunicação e o marketing.
REALIDADE VIRTUAL E REALIDADE AUMENTADA. A Realidade Virtual (RV) é uma representação digital de um “mundo” o usuário pode digitar, interface e interagir em tempo real. Esse mundo digital pode ser uma reprodução da realidade ou de um cenário imaginário. Um ambiente RV deve fornecer ao usuário uma experiência sensorial visual (3D), auditiva (estéreo), tátil e olfativa (como Morton Heilig fez com o sistema Sensorama). Hoje, a experiência visual é a forma mais avançada, enquanto a experiência dos outros sentidos ainda está em fase de protótipo, ainda não satisfatório ou não suficientemente utilizado.
A Realidade Aumentada (RA) concentra-se no sentido da visão e é a percepção visual da realidade objetiva, que é enriquecida (aumentada) digitalmente e em tempo real com elementos visuais (digitais) capazes de dar informações contextualizadas (a RA não é, meramente, texto em sobreposição).Vários anos atrás, a RV e a RA, embora atraentes e cheias de potencial, permaneceram em segundo plano porque não havia tecnologias disponíveis que tornasse possível aplicar essas técnicas fora do laboratório. Se no passado foram usados monitores volumosos, viseiras e luvas sensoriais, a que apenas um círculo de estudiosos tinha acesso, hoje o mercado oferece uma ampla variedade de tecnologias (tipicamente: placas gráficas, projetores e óculos 3D, óculos de proteção, sistemas de rastreamento, tablets, smartphones, etc.) a preços acessíveis que permitem, por um lado, ao mundo industrial poder considerar seriamente em adotá-las, e, por outro, ao “público em geral” conhecer e apreciar o potencial da RA e da RV.
ESSAS TECNOLOGIAS PIONEIRAS PERMITEM AQUELA FORMA DE SIMULAÇÃO QUE AJUDA A RESPONDER A PERGUNTA “O QUE ACONTECERIA SE…?”. Por exemplo: como seria o painel do carro se fosse com iluminação brilhante em vez de opaca? Como poderíamos apresentar um novo conceito/produto/sistema ao conselho de administração? Como poderíamos mostrar para um cliente potencial um sistema não transportável? A partir dessas perguntas, é possível se intuir que, se fosse possível representar e simular inteiramente de alguma forma o “objeto” em questão, teríamos a enorme oportunidade de experimentar, manipular, cometer erros, alterar, reconfigurar o “objeto” infinitas vezes, economizando tempo e dinheiro em cada etapa.
Nesse sentido, no âmbito da pesquisa aplicada e do mundo dos sistemas de produção industrial, nasceu há alguns anos o termo “Fábrica Virtual” para indicar as linhas de pesquisa nas quais se aplicar a RV e a RA, e outras tecnologias, para criar uma simulação global e geral dos Sistemas de Produção. Hoje, essas tecnologias possuem uma ampla gama de aplicações em diversos setores que incluem turismo, entretenimento, medicina e cirurgia, manufatureiro, bens culturais, design, moda, marketing e treinamento. A CNR-ITIA está envolvida ativamente em projetos nacionais e internacionais no campo da pesquisa aplicada no qual a RV e a RA são empregadas como ferramentas de suporte na criação de produtos, do sistema de produção e também no campo da medicina de reabilitação.
Foi criado um ambiente de RV para o treinamento de manutenção no setor aeronáutico (Virtual Hangar), um sistema para experimentar sapatos virtuais customizados na realidade aumentada (MagicMirror), uma aplicação para dar suporte aos idosos e às pessoas com certos tipos de doenças para tomarem sua dose diária de medicamentos (Monitech), um sistema de suporte ao controle e à motivação na reabilitação após um AVC (Riprendo@Home), um software para o planejamento e o controle das missões de aviões pilotados por controle remoto (DroneAGE, progetto Space4Agri).
FÁBRICA VIRTUAL: A FÁBRICA DO FUTURO. O desenvolvimento da Fábrica Virtual na CNR-ITIA começou há cerca de 15 anos, com o desenvolvimento de um protótipo no âmbito do projeto EUREKA! ManuFuturing. O sistema criado consistia em um ambiente virtual no qual se podia navegar e interagir por meio de gestos, usando luvas com sensores, óculos estereoscópicos e assistindo a uma tela grande. As funcionalidades criadas permitiam a disposição de máquinas e recursos produtivos em uma mesa de trabalho e a interação com um simulador de processo a fim de avaliar os desempenhos do layout projetado. No projeto de pesquisa subsequente, o MPA - Modular Plant Architecture, foi implantado um protótipo utilizando um capacete com sensores para permitir ao usuário mover-se livremente no ambiente virtual, explorando-o em 360° e, naturalmente, interagindo com os objetos virtuais.
ESSES PRIMEIROS PROTÓTIPOS ERAM BASEADOS EM SOFTWARES COMERCIAIS E CUSTOSAS WORKSTATIONS GRÁFICAS COM SISTEMA OPERACIONAL UNIX, mas com o advento dos PC equipados com poderoso potencial gráfico, a CNR-ITIA iniciou o desenvolvimento de software baseado na plataforma Windows/PC e na biblioteca gráfica OpenGL. Os primeiros resultados vieram em 2004 no âmbito do projeto EUROShoE, no qual foi criado o laboratório do instituto para a produção personalizada do calçado. Era uma fábrica virtual, onde era possível configurar o processo produtivo e visualizar o processo de produção, graças à conexão com um simulador externo. Os desenvolvimentos subsequentes levaram à criação de uma biblioteca de software (GIOVE) usada, por exemplo, no projeto para criar um ambiente de suporte da fábrica baseado no Windows.
O projeto seguinte VFF (Virtual Framework Factory) permitiu desenvolver uma nova versão do GIOVE-VF, que tornou possível a interação com outras aplicações - simuladores principalmente. De fato, o VFF pode ser definido como um ambiente de colaboração integrada destinado ao compartilhamento de informações e conhecimentos em relação à fábrica, a fim de apoiar as atividades de projeto, gestão e monitoramento, também através do uso de um repositório semântico. O projeto da fábrica, definido no ambiente virtual, pode ser utilizado para gerar um modelo de simulação, enquanto que a saída da simulação, em termos de registro de eventos, pode ser elaborada para criar uma animação dinâmica dos objetos dentro do GIOVE-VF.
CONCLUSÕES. As fábricas virtuais estão se tornando uma ferramenta ideal de suporte para o projeto e a otimização dos sistemas de produção. Graças a isso, todos os especialistas podem se reunir em um espírito colaborativo, em frente a uma representação realista da fábrica, que faz com que as contribuições dos diferentes domínios sejam mais compreensíveis e onde é possível analisar “O que aconteceria se...?”.
Para maiores informações, contatar o autor, Dr. Marco Sacco, Marco.Sacco@itia.cnr.it, e participar da conferência da associação europeia de RV e RA (15-16 Ottobre, Lecco
http://www.eurovr-association.org/conference2015/)