Разработка и испытания прототипов виртуального тренажера для сборочных производств в среде VR-concept на базе конверсии CAD-моделей промышленного оборудования

Настоящий научно-технический отчет составлен на 440 листах, включает в себя 68 иллюстраций, 9 таблиц, 28 библиографических источников, 9 приложений (алгоритмы работы программы; описание программы; инструкция для пользователя; инструкция для системного программиста; программы и методики испытаний (тестирования) программы; протоколы испытаний (тестирования) программы; технологическая документация; программы и методики испытаний продукции, изготовленной в соответствии с разработанной технологией; протоколы испытаний продукции, изготовленной в соответствии с разработанной технологией). Ключевые слова: виртуальная реальность, CAD-модель, сборочные производства, техобслуживание и ремонт, цифровизация процессов отработки навыков, сценарии инженерных операций, виртуальные лабораторные работы, коллективные сессии в виртуальной реальности, тренажер виртуальное реальности. Целью данной НИОКР являлась разработка и испытание прототипов виртуального тренажера для сборочных производств в среде VR Concept на базе конверсии CAD-моделей промышленного оборудования. Разработанная научно-техническая продукция представляет собой программно-методический комплекс, пригодный к эксплуатации на отдельных компьютерах, группах объединенных в локальную сеть компьютеров и группах удалённых компьютеров, подключенных к сети Интернет. Разработанный в ходе работ продукт обеспечивает следующие функции: преобразование CAD-моделей в структурированные объекты виртуальной реальности, разметка компонент виртуальной реальности индивидуализированными свойствами и атрибутами в составе комплексной виртуальной модели, создание сценариев автоматического выполнения визуализации сложной разветвленной последовательности преобразования виртуального изделия с использованием ПО VR Concept и разработанных программных модулей, создание сценариев ручного манипулирования компонентами виртуального изделия в соответствии с программой работ, создание сценариев операций с компонентами виртуального изделия при помощи виртуальных инструментов, встраивание в сценарии событий в виртуальной реальности информационных потоков в формате документов-и мультимедийных модулей, реализация функционала удаленного наблюдения экспертов за ходом прохождения тренинга; формирование библиотек записей тренингов и эталонных решений в виртуальной реальности. Разработанный продукт обеспечивает следующие параметры: создание прототипов виртуальных тренажеров сборки-разборки изделий, содержащих до 100 компонент, создание прототипа виртуального тренажера за время не более 40 рабочих часов, реализация перемещений в ходе виртуального тренинга на площадке размером не менее 5х5 метров, оперирование виртуальными компонентами по высоте в интервале не менее 2,5 м, время выполнения одного виртуального тренинга - до 45 минут, возможность подключения к прототипу виртуальному тренажеру не менее 3 экспертов в режиме наблюдения, возможность сопровождения процесса обучения в последовательном режиме групп не менее, чем из 12 человек. Предложенный в работе подход позволяет создать VR тренажер сборки/разборки с заранее подготовленными типами подсказок для обучения. При этом реализация тренажера не требует использования языков программирования и сред для разработки, поскольку настройка осуществляется с помощью интерфейса графического приложения. Это значительно позволяет упростить и ускорить процесс создания тренажера. Существенным достижением настоящей работы является разработка методики создания цифровых продуктов с низкими трудозатратами, а также возможность создания цифровых тренажёров инженерным и педагогическим персоналом без навыков программирования, что снижает трудозатраты на их создание и стоимость для конечных пользователей. Разработанная технология может применяться для создания тренажеров подготовки персонала сборочных, монтажных, сервисных и ремонтных производств, для инженерно-технологической подготовки производств, для принятия сложных инженерно-технологических решений, для оптимизации инженерно-технологических процессов, для оптимизации производства, для анализа технологичности сборочных, транспортно-технологических и сервисных операций на базе действия в виртуальной реальности, порождаемой CAD-моделями инженерных объектов. Потенциальными потребителями являются производственные компании для подготовки и тестирования собственного персонала (кадровые службы), аналитические службы производственных компаний, центры подготовки и аттестации персонала механических производств, высшие и средние специальные учебные заведения. Результат работ был оформлен и зарегистрирован в качестве ноу хау, готовится к подаче заявка на изобретение. Таким образом, разработанный в ходе данной НИОКР продукт отвечает заявленным требованиям календарного плана и технического задания.