ŠKODA AUTO - Digital Factory

2/14/2012 Společnost Nowatron Elektronik vybavila nové studio virtuální reality automobilového výrobce Škoda Auto moderními technologiemi, které umožňují zefektivnit vývojové práce. Do studia byl dodán systém 3D stereoskopické zadní projekce a originální softwarové řešení pro management obrazu – Barco XDS.

Dodaný systém sestává ze speciální skleněné projekční stěny, na kterou se z vedlejší projekční místnosti promítá obraz ve 2D i 3D prostřednictvím datového video projektoru (tzv. zadní projekce). Pozorovatel se může volně pohybovat i před projekční plochou, aniž by stínil promítanému obrazu z projektoru. Skleněná stěna umožňuje díky specifickým vlastnostem nadstandardně kvalitní projekci, ostrý obraz a vysoký kontrast. Obrazová data jsou distribuována z jednoho místa (řídicího PC) pomocí softwaru od společnosti Barco.

Originální řešení Barco
Vzhledem k vysokým nárokům na kvalitu projekce si zákazník vybral originální řešení od belgického výrobce Barco. Projekční systém využívá projektor Barco NW-7 s nativním rozlišení WUXGA, 1 920 x 1 200 obrazových bodů v širokoúhlém formátu 16 : 10, založeném na technologii 3-čip DLP Texas Instruments. Projektor je interně osazen aktivní 3D stereoskopickou technologií INFITEC (INterference FIlter TEChnology). Princip stereoskopického zobrazení spočívá v tom, že člověk vidí každým okem jinou výseč obrazu. Máme-li vnímat obraz plasticky i prostorově, potřebujeme dostat patřičný obsah (již zmíněnou odpovídající výseč) k odpovídajícímu oku. V případě aktivní projekce INFITEC 3D přístroj promítá obraz střídavě pro levé a pravé oko v rychlé sekvenci (120 Hz). Použije-li pozorovatel odpovídající Infitec 3D brýle, které ke každému oku propustí jen obraz pro odpovídající oko určený, pak člověk vidí obraz prostorově, podobně jako v reálném světě. Tato technologie umožňuje divákovi pohybovat se volně a naklánět hlavu, aniž by přišel o prostorový vjem. Aktivní Infitec 3D zobrazovací technologie nevyžaduje žádné dodatečné filtry, či externí zařízením. Tudíž zjednodušuje, zefektivňuje a také zlevňuje 3D projekci, přičemž kvalita obrazu zůstává zachována.

Skleněná projekční plocha Barco
Belgický výrobce Barco vyrobil na míru dle požadavků automobilky Škoda speciální skleněnou projekční plochu pro zadní projekci o rozměru 2 800 x 1 750 mm. Tato speciální plocha byl osazena ve studio virtuální reality pro dosažení co nejlepšího zobrazovacího výkonu.
Skleněnou desku vážící přes 180 kg o síle 8 mm bylo v prvé řadě nutné dopravit na místo instalace. Z Belgie byl vypraven zvláštní kamión společnosti XpressTrans, který přivezl tři rozměrné dřevěné boxy (v jednom byla samotná plocha, ostatní dva obsahovaly kotvící mechaniku a rámeček) až přímo k budově, kde měla být projekce instalována. Jelikož hmotnost všech tří boxů přesahovala 500 kg a manipulace s nimi byla velmi náročná, vzhledem ke křehkému obsahu, požádali jsme o asistenci stěhovací firmu STAHL. Díky jejich profesionálnímu přístupu, vstřícnosti a potřebné dávce štěstí (boxy prošly dveřmi jen o milimetry), bylo vše dopraveno do patra bez úhony a instalace stěny mohla konečně začít. Ani samotná instalace skleněné plochy do stěny se neobešla bez zvedací techniky, s jejíž pomocí byla skleněná deska osazena do předem připraveného vyztuženého ocelového rámu.
Originální Barco skleněná projekční plocha, zajišťující perfektní  rovinnost plochy, je potažená speciální difúzní vrstvou umožňující rovnoměrnou distribuci světla. Výsledný obraz je pak díky špičkové zobrazovací technologii bezkonkurenční.

Barco XDS Control Center
3D stereoskopická projekce, ale také další externí zobrazovací zařízení ve studiu a datové signály přicházející po intranetu, jsou napojeny na Barco XDS Control Center. Jde o systém řízení a správy obrazových signálů, softwarové řešení pracující v multi-zobrazovacím módu na platformě Windows.
Pomocí XDS zobrazíme na projekční ploše současně až čtyři nezávislá okna s datovým nebo video obsahem. Rovněž lze společně (nezávisle) zobrazovat 2D a 3D datové zdroje. S okny můžeme volně pohybovat, zvětšovat je či zmenšovat. Vysoká konektivita systému patří k jeho hlavním výhodám - možnost jednoduchého propojení systému s dalšími body na síti, interaktivní práce v reálném čase, sdílení dat, vzdálená správa a diagnostika jednoduše a intuitivně pomocí myši a klávesnice.
Po úspěšné instalaci projektoru NW-7, skleněné projekční plochy a oživení systému XDS, proběhlo finální nastavení 3D stereoskopické projekce a její integrace do pracovního procesu automobilky. Zákazník k této projekci přidal trekovací systém virtuální reality ART, který umožňuje komfortnější ovládání samotné virtuální reality.

Digital Factory
Od uvedení do provozu je virtuální studio využíváno odděleními plánování výroby v rámci projektu Digitální továrny (Digital Factory). Digitální továrna je virtuálním obrazem reálné výroby. Zobrazuje výrobní procesy ve virtuálním prostředí. Slouží především k plánování, simulaci a optimalizaci výroby složitých výrobků. Ve studiu, v digitální továrně, bude Škoda Auto především posuzovat plánování procesů ve svařovnách a v montážích. Simulátory v dnešní době umožňují naplánovat a nasimulovat maximum procesů, čímž dochází k obrovským úsporám času a lidské práce.
Při simulaci svařovny se kontroluje, zda-li nedochází ke kolizím svařovacích robotů navzájem, nebo s vlastní budovou, nářadím či s produktem. Sleduje se, a zároveň odlaďuje, celý proces výroby tak, aby byl maximálně efektivní. Dnešní moderní výroba počítá každý úkon na vteřiny a jakýkoliv prostoj na výrobním pásu znamená pro výrobce miliónové ztráty. V minulosti byl např. svařovací robot zakoupen, usazen na svoje místo ve výrobní hale a pak následně programován, a to tak, že byl přepnut do manuálního režimu, tzv. teach-in. Operátor s ním musel projít celý proces krok za krokem. Tento proces si robot postupně ukládal do paměti. V dnešní moderní době je v digitální továrně skutečná výrobní hala přenesena do virtuální reality. Následně se hledá optimální umístění svařovacího robota, optimalizuje se jeho výrobní proces, naprogramuje se, odsimuluje, vyladí a proces se konečně odsouhlasí. Teprve pak je složité zařízení objednáno, osazeno na místě a začleněno přímo do reálného výrobního procesu „jednoduchým“ stiskem klávesy Enter.
Při plánování montážní linky automobilového výrobce se konají tzv. virtuální produktové procesní rozhovory.  Při těchto setkáních se neprověřuje pouze konstrukce vozu (produkt), ale rozhodujícím způsobem také jeho vyrobitelnost – dostupnost montážních míst, optimální sled operací, umístění materiálu na lince,ergonomie vztažená k dílům
Komunikace  probíhá mezi konstruktérem, plánařem (konstruktérem linky), průmyslovým inženýrem (normovačem času) a sériovým technologem (zodpovědným za výrobu vozu po náběhu). Všechny tyto subjekty se společně sejdou v rané fázi vývoje vozu a při simulaci se procházejí veškeré výrobní kroky – procesy. Pokud se zjistí, že plánař nemůže efektivně namontovat určitý díl (součástku), třeba z důvodu jeho konstrukce nebo chybného sledu operací,  hledá se optimální řešení, například úpravou vlastního produktu nebo technologického postupu.
Zjednodušeně řečeno, digitální továrna simuluje veškeré výrobní procesy tak, aby při simulaci mohly být odstraněny všechny nedostatky či technické problémy. Zároveň zajišťuje, aby byl celý proces maximálně optimalizován a nedocházelo ke zbytečným prostojům výrobních kapacit. Procesy, které se dají v digitální továrně nasimulovat, se virtuálně odlaďují. Čím více práce se vykoná v předstihu, během plánování, tím je výsledný proces levnější a efektivnější.

Virtuální realita
Virtuální realita umožňuje automobilce Škoda podstatně zkrátit a optimalizovat vývojový proces, zejména ve fázi tvorby designu interiéru a exteriéru vozu, řešení jeho ergonomie, nebo zástaveb různých verzí výbav.