İçindekiler
Dergi Arşivi

Dijital Dönüşüm Sürecinde Endüstride Artırılmış Gerçeklik/Sanal Gerçeklik (Ar/Vr) Uygulamaları

Burcu KARAPINAR / Sanayi ve Teknoloji Uzmanı (Bilim ve Teknoloji Genel Müdürlüğü)

 

Son yıllarda dijital teknolojiler alanında en çok dikkat çeken teknolojilerden birisi de “Artırılmış Gerçeklik” olarak ifade edilen “Augmented Reality” (AR) teknolojisidir. Artırılmış gerçeklik, bilgisayar ortamında oluşturulan yazı, grafik, video, ses ve GPS gibi sanal içeriklerin gerçek dünya üzerinde gerçek zamanlı olarak görüntülenebilmesidir. Gerçek dünyanın zenginleştirilmesini, daha faydalı ve işlevsel hale getirilmesini sağlamaktadır. Kullanıcılar hem gerçek hem de sanal ortamla etkileşim halindedir.

Genel olarak, bir AR sistemi dört donanım bileşeni içerir; (1) bir bilgisayar, (2) bir görüntüleme cihazı, (3) bir izleme cihazı ve (4) bir giriş cihazı [1]. Bilgisayar, zenginleştirme ve modellemenin yanında bağlı tüm cihazların kontrol edilmesi ve aynı zamanda izleme cihazından toplanan bilgileri kullanarak zenginleştirme konumlarının kullanıcının pozisyonuna göre gerçek ortam içinde ayarlanmasından sorumludur. Görüntü aygıtı, kullanıcının gerçek vizyonunun üstündeki büyütmeleri görüntülemek için gereklidir. Görüntüleme cihazının seçimi etkileşim türüne bağlıdır. En yaygın kullanılan teknolojiler, görüntüleme kaskı (Head-Mounted Display - HMD), tablet veya akıllı telefon gibi el ekranı (Hand-Held Display -HHD) veya çeşitli projektörler kullanılarak uzamsal görüntülemedir (Spatial Displays - SR). İzleme cihazının görevi kullanıcının tam konumunu/yönünü takip etmek ve zenginleştirmeleri istenen konumlara uygun şekilde kaydetmektir. Kullanıcı gerçek ortamdaki nesnelerle etkileşim halindeyken izleme cihazı kullanıcının hareketlerinin ve eylemlerinin işlenmesine yardımcı olmaktadır [2]. Giriş cihazı, kullanıcının etkileşimde bulunmasını sağlamak için kullanılır. Giriş cihazlarına bazı örnekler; mikrofon, dokunmatik yüzeyler, kablosuz, cihazlar, fare ve dokunsal cihazlardır.

Artırılmış gerçekliğin gerçek dünya ile sanal dünya arasındaki konumu, gerçeklik-sanallık sürekliliğiyle gösterilmektedir (Şekil 1). Soldan sağa doğru gidildikçe gerçeklik azalmakta ve sanallık artmaktadır. Sanal gerçeklikte ana fikir gerçek dünyanın yerini almak iken artırılmış gerçeklikte ana fikir dijital içerikle gerçek dünyanın desteklenmesidir.

Şekil 1. Gerçeklik-Sanallık Sürekliliği-Karma Gerçeklik

Kaynak: (Milgram ve Kishino,1994) [3].

Sanal gerçeklik (Virtual Reality-VR) ise gerçek dünyaya ait bir ortamın, bilgisayarlar tarafından yaratılmış üç boyutlu bir modeli içinde, kişinin bu model ortamını giydiği özel aygıtlar yardımıyla duygusal olarak algıladığı ve bu yapay dünyayı etkin olarak kontrol edebildiği sistemlerdir.

 

Tarihçesi

Sanal gerçeklik fikrinin öncülerinden biri kabul edilen görüntü yönetmeni Morton Heilig 1957 yılında Sensorama adı verilen bir simülatör oluşturmuş ve 1962 yılında patentini almıştır. Geniş açılı 3B stereoskopik görüntü, vücut sarsma mekanizması, stereo ses çıkışı ve aromatik koku salınımı gibi özelliklere sahip olan Sensorama, geliştirildiği yıl itibarıyla seyirciyi filmin içine dahil etmek için her türlü donanıma sahipti. Heilig, değeri sonradan anlaşılan Sensorama için finansal bir destek bulamadı ve düşünü rafa kaldırmak zorunda kaldı.

Artırılmış gerçeklik kavramı ilk olarak 1990’lı yılların başında eski bir Boeing araştırmacısı olan Thomas Caudell tarafından ileri sürülmüştür. Thomas Caudell ve David Mizell, başa takılabilir görüntüleyici teknolojilerinin kullanımı ile uçaklardaki kablo bağlantılarının düzgün bir şekilde yapılabilmesini sağlayan artırılmış gerçeklik sistemi geliştirmişlerdir. Bu sistem ile çalışanların işlerindeki verimliliğin ve kalitenin yükseltilmesi amaçlanmıştır [4].

Günümüzde artırılmış gerçeklik/sanal gerçeklik uygulamaları, eğitim, oyun, savunma sanayi, pazarlama gibi alanlarda ve fabrikalarda yaygın olarak kullanılmaya başlamıştır. Endüstriyel üretimdeki planlama, tasarım, üretim, servis, bakım, test ve kalite kontrol gibi her noktada yararlanılabilmektedir.

Üretimde AR/VR uygulamaları

Ürün geliştirme/tasarım: AR uygulamaları, yeni ürünlerin test edilmesi ve değerlendirilmesi gerektiğinde, ürün tasarımını gözden geçirme aşamasında verimli sonuçlar yaratmaktadır. AR, zaman kaybetmeden ve gerçek prototip üretme maliyetini yüklenmeden, yeni ürünlerin gerçek kullanım koşullarında kolayca değiştirilebilen 3D sanal modellerini değerlendirme olanağı sunmaktadır. Örneğin, Volkswagen tahmini ve gerçek çarpışma testi görüntülerini karşılaştırmak için artırılmış gerçeklik kullanmaktadır.

AR ayrıca bazı şirketlerin ürün tasarımı süreçlerini sayısallaştırmasını da sağlamaktadır. Kask takan tasarımcılar artık ürünleri kaliteyi artıran ve tasarım iş akışını hızlandıran gerçekçi bir şekilde simüle edilmiş ortamlarda oluşturabilecek, modelleyebilecek ve test edebileceklerdir. Tasarıma yönelik AR/VR teknolojisini keşfeden sektörler arasında havacılık, otomotiv, endüstriyel ürünler, gayrimenkul ve teknoloji bulunmaktadır.

Bakım/Montaj: Arıza durumlarında, AR uygulaması makinenin sorununu teşhis edebilmekte ve operatöre veya bakım personeline hızlı ve kolay onarımlar için görsel olarak yol göstermektedir. AR programı ile operatör tableti aracılığıyla, belirli onarımların nasıl yürütüleceğine dair üst üste bindirilmiş bilgileri takip edebilmektedir. Fabrika ve depo çalışanlarının yanı sıra sahada servis işlerini gerçekleştiren çalışanlar, bakım veya onarım gibi manuel bir işi yaparken, el kullanımına gereksinim olmadan bilgiye erişim sağlayarak iş akışını düzenleyen AR cihazlarından faydalanabilmektedir. Boeing, BMW ve Volkswagen imalat ve montaj süreçlerini iyileştirmek için montaj hattında artırılmış gerçeklik kullanmaktadırlar.

GE, doğal gaz santrallerindeki teknisyenlerin bakım işlemlerini gerçekleştirirken talimatları görüntülemelerini veya iş arkadaşlarından uzakta yardım alabilmelerini sağlayan bir "akıllı kask"ı test etmektedir. Ayrıca, GE’nin ABD’nin Florida eyaletindeki Penascola kentinde bulunan yenilenebilir enerji fabrikasında, çalışanlar rüzgâr türbinlerinin montajını sanal gerçeklik gözlükleriyle gerçekleştirmektedir.

Bu cihazlar öncesinde teknisyenlerin montaja sık sık ara vermesi, kullanım kılavuzlarını kontrol ederek ya da uzmanlara danışarak parçaların doğru bir şekilde monte edildiğinden emin olması gerekirdi. Oysa şimdi, GE Ventures tarafından desteklenen Upskill şirketinin geliştirdiği Skylight platformu üzerinden çalışan işçiler, dijital talimatları rahatça takip ederek, bu doğrultuda hareket edebilmektedir. Yine sanal gerçeklik gözlükleri sayesinde eğitim videolarına ulaşabilen çalışanlar sesli komut yöntemiyle uzmanlara da kolayca erişebilmektedir. Gözlük, montaj sürecini, uzmana, çalışanın gözünden izleterek, olası sorunların kısa sürede çözülmesini sağlamaktadır.

Tedarik zinciri: Örneğin Güney Carolina’daki MR cihazı parçaları üreten GE Sağlık çalışanları, gelen siparişleri akıllı gözlükler aracılığıyla kolayca tedarik etmektedir. Çalışanlar, sipariş edilen parçanın depolandığı alana yönlendirmekte ve siparişin kısa sürede gönderilmesini sağlamaktadır. Araştırmalar, uygulamanın verimlilikte %46 artış sağladığını ortaya koymaktadır.

Eğitim: Üreticilerin sanal gerçeklikten yararlandığı alanlardan biri de eğitimdir. İngiliz mühendislik şirketi BAE, mühendislerinin eğitimini, ürettiği sanal gemiler üzerinde vermektedir. Mühendisler gerçekleştirdikleri sanal turlarla sistemleri inceleyip analiz edebilmekte ve gerekli gördükleri değişiklikleri gerçekleştirerek sanal ortamda test edebilmektedir. GE mühendisleri de aynı şekilde, Evolution serisi lokomotifleri sanal ortamda test etmektedir [5].

Sanal gerçeklik, operatörlerin ve bakım görevlilerinin yeni ekipmanlar konusunda eğitimine de olanak tanımaktadır. Bu süreç kullanışsız parçaların ve olası arızaların tespitinde de çok fayda sağlamaktadır. Ekipmanların adeta içinde dolaşan çalışanlar, bu sayede kapsamlı bakım planları yapabilmektedir.

Güvenlik uygulamaları: Yeni AR uygulamaları, kullanıcının kapalı bir metal dolabın içini “görmesini” sağlamakta ve kutuyu fiziksel olarak açmaya gerek kalmadan bir sorunun teşhis edilmesine olanak tanımaktadır. Böylece, ekipman çalışmaya devam ederken dahili çevresel koşulların değerlendirilmesi mümkün olmaktadır. Bu da genel güvenliği artırmakta ve güvenlik risklerini azaltmaktadır.

Sanal gerçeklik, fabrikalarda karşılaşılabilecek, kimyasal yayılma, tehlikeli makineler, gürültü gibi tehlikeli durumların simülasyonuna da olanak vererek, yapılması gerekenlerin operatörleri riske atmadan belirlenmesini sağlamaktadır. Böylece beklenmedik durumlar konusunda sanal deneyim edinen çalışanlar, bu tür durumlarla karşılaştıklarında ne yapmaları gerektiğini çok daha iyi bilmektedir.

Rehberlik ve işbirliği uygulamaları: Havacılık, işleme ve kesikli üretim, petrol ve gaz gibi sektörlerde rehberlik ve iş birliği uygulamalarına rastlanabilmektedir. Bu uygulamaların amacı, veri erişimi, çapraz denetim veya ekip arkadaşlarına danışmak için harcanan süreyi düşürerek çalışan üretkenliğini artırmak ve hata payını azaltmaktır.

AR/VR'nin rehberlik ve işbirliği uygulamalarına ilişkin bazı örnekler;

Bir küresel lojistik şirketinin, depo toplayıcılarına sevkiyatın birleştirilmesi konusunda rehberlik eden akıllı gözlük programını genişletmesi, hata oranlarının düşürülmesini sağlamıştır.

Montaj kılavuzlarının akıllı gözlük ekranlarıyla değiştirilmesinin ardından Boeing mühendislerinin kablo bağlantısı üretim süresi %25 kısalmıştır [6].

Un üretim tesisleri, makarna ve çikolata tedarikinde küresel liderlerden biri olan Bühler şirketi, yeni nesil AR teknolojileri ile şirket çalışanları, makine cihazlarıyla etkileşimde bulunmak ve görevleri yürütmek için tamamen yeni bir iş yapış biçimi kullanmaktadır. Mobil cihaz teknolojisi, gerçek zamanlı verilerin yeni kaynaklarına erişim ve bu verilerin görselleştirme/grafiklere dönüştürülmesiyle birleştirilmektedir. Bu, operatörlere, herhangi bir kapı açmaya gerek kalmadan bir makinenin “içini” neredeyse görebilmelerini sağlayan kompleks bir görünüm sunmaktadır [7,8].

Sonuç olarak; işletmeler için artırılmış ve sanal gerçeklik teknolojileri dijital dönüşüm sürecinde değer zincirinin önemli bir parçası olmuş durumdadır. Ürün geliştirme, üretim, bakım/montaj, tedarik zinciri, eğitim, pazarlama dâhil olmak üzere neredeyse tüm değerler zincirini etkisi altına almaktadır.

Kaynakça

[1] Wiedenmaier S, Oehme O, Schmidt L, Luczak H (2003) Augmented reality (AR) for assembly processes design and experimental evaluation. Int J Hum Comput Interact. Doi.

[2] Rose E, Breen D, Ahlers KH, Crampton C, Tuceryan M, Whitaker R, Greer D (1995) Annotating real-world objects using augmented reality. In: Rae E, John V (eds) Computer graphics. Academic Press Ltd., London, UK, pp 357–370.

[3] Milgram, P., Kishino, F. 1994. A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays, IEICE Transactions on Information Systems, s. 1321-1329.

[4] Caudell, T.P., Mizell, D.W. 1992. Augmented Reality: An Application of Heads-Up Display Technology to Manual Manufacturing Processes, Twenty-Fifth Hawaii International Conference on System Sciences, Cilt. 2, s. 659-669.

[5] https://geturkiyeblog.com/fabrikalarda-sanal-artirilmis-gerceklikler-ii/

[6] https://www.qualist.com/yayinlar/artirilmi%C5%9F-ger231ekli%C4%9Fin-252retimdeki-rol252-katlanarak-artiyor/

[7]http://www.cybermagonline.com/schneider-electric-artirilmis-gerceklik-ile-dijital-donusume-yon-veriyor/

[8] https://www.i-scoop.eu/industry-40-virtual-reality-vr-augmented-reality-ar-trends/