Технологии в разработке: на смену макетам пришли VR-прототипы

Основными проблемами, с которыми сталкиваются разработчики сложных изделий, являются большой объем используемой информации, рост стоимости внесения изменений с каждым днем и длительный процесс проектирования. До недавнего времени для решения этих задач использовались натурные макеты в реальную величину.

Благодаря макетам можно заранее смоделировать и решить проблемы, связанные с конструкцией, процессами производства и удобством использования. Такие макеты нередко стоят дороже серийного изделия и требуют подчас гораздо большего времени для производства.

VR-системы позволяют вместо натурного макета использовать виртуальный прототип.

VR-прототип экскаватора

Современные инструменты создания нового продукта — это подготовка цифрового макета, виртуальное прототипирование и agile-подход. Виртуальное прототипирование является одним из наиболее эффективных инструментов и широко применяется за рубежом благодаря системам виртуальной реальности. Например, компания Ford, внедрив системы виртуальной реальности в дизайнерских центрах в Меркенихе (Германия) и Дантоне (Великобритания), смогла сократить время разработки нового автомобиля с 42 до 24 месяцев.

Вслед за такими крупными компаниями, как Total, Boeing, BMW, Bombardier, Ford, JaguarLandRover, LockheedMartin и другими, кто в первых рядах начал внедрять инструменты виртуального прототипирования в производство своих продуктов, начинают использовать системы виртуальной реальности в своей работе и небольшие проектные организации, институты, дизайнерские бюро и производители. Эта тенденция отчетливо видна на рынке, а все стало возможным благодаря появлению недорогих VR-шлемов.

Что дает виртуальное прототипирование?

Оно позволяет анализировать продукт, используя текущую геометрическую 3D-модель из CAD/CAM/CAE-систем, применяемых на предприятии, а также данных о его механических свойствах и движении элементов. Это, в свою очередь, помогает выявить ошибки в конструкции, различные неудобства использования и несоответствие техническим требованиям или нормам на ранних этапах проектирования.

Как это работает?

Возьмем, например, создание нового автомобиля. Его конструкцию разрабатывают несколько отделов конструкторов и инженеров, проектируя кузов, различные узлы и детали автомобиля в виде трехмерной информационной модели в специализированных системах проектирования (CAD). Для регулярной макетной комиссии автомобиль собирают в единую трехмерную модель, которую далее показывают в системе виртуальной реальности. Это позволяет всем участникам проектировочного процесса видеть разрабатываемый автомобиль в реальном масштабе, трехмерным, кажущимся вполне осязаемым и материальным.

Прототип автомобиля

Это и называется виртуальным прототипом. Получившийся виртуальный прототип автомобиля можно рассмотреть со всех сторон, заглянуть под кузов, провести сборку-разборку, оценить эргономику и проверить, правильно ли были спроектированы и скомпонованы узлы автомобиля. Если, допустим, в виртуальном прототипе выявляется, что под капотом недостаточно места для конкретной модификации двигателя или не предусмотрены соответствующие отверстия для прокладки шланга тормозной жидкости, то решение о необходимых изменениях в конструкции может быть принято в режиме реального времени, на месте.

Данные передаются в соответствующий отдел, который вносит нужные изменения, после чего виртуальный прототип перепроверяется заново. Таким образом, чтобы провести первичную проверку геометрии, физических данных и функциональности модели, не требуется изготавливать натурный макет автомобиля, расходуя деньги и время — достаточно виртуального прототипа, изучив который и удостоверившись, что все в порядке, можно выпускать тестовый образец.

Системы виртуальной реальности позволяют не делать натурные макеты. Так можно быстрее получить хорошую эргономику изделия в сочетании с отличными тактико-техническими характеристиками, а также добиться удобства в обслуживании конечного продукта. Кроме того, благодаря виртуальному прототипированию можно проводить презентацию изделия на любом этапе разработки.

В России, хоть и со значительным опозданием по сравнению с мировой практикой, системы виртуальной реальности также начинают активно применяться. Например, госкорпорация «Росатом» использует виртуальное прототипирование при проектировании атомных станций, для сопровождения строительства и обучения сотрудников.

VR позволяет проектировать не только объекты, но и системы

Вынужденная конкуренция с мировыми игроками подталкивает российских производителей к использованию информационной модели изделия. Основной ее частью является геометрическая трёхмерная модель, наличие которой – главное требование для использования инструментов виртуального прототипирования.

Подводя итог, можно отметить основные преимущества систем виртуальной реальности/виртуального прототипирования:

• снижение количества ошибок;
• ускорение разработки и производства;
• улучшение качества изделия;
• сокращение издержек на производстве;
• повышение эффективности и сокращение времени обучения;
• эффективное проведение реалистичных демонстраций изделия.

Фото на обложке: Pixabay

Материалы по теме:

В Москве откроется лаборатория виртуальной реальности

Это видео о производстве секс-кукол вы захотите как можно скорее забыть

VR-комната – это намного круче, чем VR-шлем

В России запустили фонд для проектов в сфере виртуальной реальности

Карточки: Как 3D-печать меняет бизнес