Pilviteknologian ja virtuaalitodellisuuden hyödyntäminen suunnittelujärjestelmässä
Hassinen, Tommi (2020)
2020
Konetekniikan DI-tutkinto-ohjelma - Degree Programme in Mechanical Engineering, MSc (Tech)
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-02-14
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202001161353
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202001161353
Tiivistelmä
Diplomityön tavoite oli tutkia mitä olemassa olevaa teknologiaa ja millaista uuttaa teknologiaa tarvitaan pilvipohjaisen ja virtuaalitodellisuutta hyödyntävän suunnittelujärjestelmän toteuttamiseen. Tutkimus jaettiin kahteen päätutkimuskysymykseen:
1. Mitä ominaisuuksia pilvipohjaiselta virtuaalitodellisuudessa toimivalta suunnittelujärjestelmältä vaaditaan?
2. Mitkä teknologiat mahdollistavat pilvipohjaisen virtuaalitodellisuudessa toimivan suunnittelujärjestelmän toteuttamisen?
Ensimmäisen tutkimuskysymykseen etsittiin aineistoa kirjallisuuskatsauksen ja toimeksiantajan työntekijöille tehdyn lomakekyselyn avulla. Tuloksista muodostettiin vaatimustenmäärittely kyseiselle suunnittelujärjestelmälle. Keskeisiä esille nousseita vaatimuksia olivat hyvä toimintavarmuus, järjestelmän sujuva toiminta, kyky käsitellä useita eri tiedostomuotoja ja mahdollisuus järjestää etäkokouksia virtuaaliympäristössä.
Toiseen tutkimuskysymykseen haettiin vastauksia myöskin kirjallisuuskatsauksen avulla, sekä IT-henkilöstön ja ohjelmistoyritysten edustajien haastatteluiden avulla. Kirjallisuuskatsauksessa keskityttiin pääasiassa kaupallisesti saataville oleviin teknologioihin. Tulosten perusteella pilvipohjaisen virtuaalitodellisuudessa toimivan suunnittelujärjestelmän mahdollistavia teknologioita ovat virtuaalitodellisuusohjelmistot, VDI-teknologia ja palvelin-GPU. Teknologisten tarpeiden ja mahdollisuuksien tunnistamisen tueksi muodostettiin ideaalisen suunnittelujärjestelmän konsepti. Konsepti muodostettiin lomakekyselyn ja suunnitteluliiketoimintaan liittyvän kirjallisuuskatsauksen pohjalta. Teknologiaan liittyvän kirjallisuuskatsauksen ja haastatteluiden avulla löydettyjä teknologioita verrattiin suunnittelujärjestelmän konseptiin. Tätä kautta voitiin arvioida teknologioiden soveltuvuutta ja samalla tunnistaa, minkälaisia uusia teknologioita tarvitaan.
Teknologioiden maturiteettia arvioitiin neliportaisella asteikolla: kaupallinen, ennakkojulkaisu, kehitysvaiheessa oleva, sekä konseptitason teknologia. Pääsääntöisesti konseptitason teknologiat ja kehitysvaiheessa olevat teknologiat rajattiin pois heti alkuvaiheessa. Muutamia kehitysvaiheessa olevia teknologioita otettiin tarkempaan tarkasteluun jatkokehitystoimenpiteitä ajatellen.
Suunnittelujärjestelmien pilvipohjaiselle käytölle ja virtuaalitodellisuuden hyödyntämiselle tunnistettiin kaksi erilaista toteutusmahdollisuutta. Ensimmäinen vaihtoehto on ottaa käyttöön Dassault Systemesin luoma 3DEXPERIENCE –alusta. 3DEXPERIENCE on valmis, kaupallinen alusta, joka mahdollistaa yleisimpien CAD-ohjelmistojen pilvipohjaisen käytön, kokoonpanojen muokkaamisen yhteistyössä samassa istunnossa, sekä virtuaalitodellisuuden hyödyntämisen suunnittelun eri vaiheissa.
Toinen vaihtoehto on rakentaa kohdeyrityksen sisäverkkoon oma palvelinpohjainen suunnittelujärjestelmä. Oman suunnittelujärjestelmän luomiseen voidaan hyödyntää Nvidian palvelin-GPU –teknologiaa, Citrixin VDI –teknologiaa ja valmista kaupallista virtuaalitodellisuusohjelmistoa. Tällä hetkellä ongelmana oman suunnittelujärjestelmän luomisessa on FEM-laskennan yhdistäminen virtuaalitodellisuuteen, 3D-mallin reaaliaikainen muokkaus yhteistyössä samassa istunnossa ja virtuaalitodellisuudessa tehtyjen muutosten päivittyminen CAD-ohjelmistoon.
1. Mitä ominaisuuksia pilvipohjaiselta virtuaalitodellisuudessa toimivalta suunnittelujärjestelmältä vaaditaan?
2. Mitkä teknologiat mahdollistavat pilvipohjaisen virtuaalitodellisuudessa toimivan suunnittelujärjestelmän toteuttamisen?
Ensimmäisen tutkimuskysymykseen etsittiin aineistoa kirjallisuuskatsauksen ja toimeksiantajan työntekijöille tehdyn lomakekyselyn avulla. Tuloksista muodostettiin vaatimustenmäärittely kyseiselle suunnittelujärjestelmälle. Keskeisiä esille nousseita vaatimuksia olivat hyvä toimintavarmuus, järjestelmän sujuva toiminta, kyky käsitellä useita eri tiedostomuotoja ja mahdollisuus järjestää etäkokouksia virtuaaliympäristössä.
Toiseen tutkimuskysymykseen haettiin vastauksia myöskin kirjallisuuskatsauksen avulla, sekä IT-henkilöstön ja ohjelmistoyritysten edustajien haastatteluiden avulla. Kirjallisuuskatsauksessa keskityttiin pääasiassa kaupallisesti saataville oleviin teknologioihin. Tulosten perusteella pilvipohjaisen virtuaalitodellisuudessa toimivan suunnittelujärjestelmän mahdollistavia teknologioita ovat virtuaalitodellisuusohjelmistot, VDI-teknologia ja palvelin-GPU. Teknologisten tarpeiden ja mahdollisuuksien tunnistamisen tueksi muodostettiin ideaalisen suunnittelujärjestelmän konsepti. Konsepti muodostettiin lomakekyselyn ja suunnitteluliiketoimintaan liittyvän kirjallisuuskatsauksen pohjalta. Teknologiaan liittyvän kirjallisuuskatsauksen ja haastatteluiden avulla löydettyjä teknologioita verrattiin suunnittelujärjestelmän konseptiin. Tätä kautta voitiin arvioida teknologioiden soveltuvuutta ja samalla tunnistaa, minkälaisia uusia teknologioita tarvitaan.
Teknologioiden maturiteettia arvioitiin neliportaisella asteikolla: kaupallinen, ennakkojulkaisu, kehitysvaiheessa oleva, sekä konseptitason teknologia. Pääsääntöisesti konseptitason teknologiat ja kehitysvaiheessa olevat teknologiat rajattiin pois heti alkuvaiheessa. Muutamia kehitysvaiheessa olevia teknologioita otettiin tarkempaan tarkasteluun jatkokehitystoimenpiteitä ajatellen.
Suunnittelujärjestelmien pilvipohjaiselle käytölle ja virtuaalitodellisuuden hyödyntämiselle tunnistettiin kaksi erilaista toteutusmahdollisuutta. Ensimmäinen vaihtoehto on ottaa käyttöön Dassault Systemesin luoma 3DEXPERIENCE –alusta. 3DEXPERIENCE on valmis, kaupallinen alusta, joka mahdollistaa yleisimpien CAD-ohjelmistojen pilvipohjaisen käytön, kokoonpanojen muokkaamisen yhteistyössä samassa istunnossa, sekä virtuaalitodellisuuden hyödyntämisen suunnittelun eri vaiheissa.
Toinen vaihtoehto on rakentaa kohdeyrityksen sisäverkkoon oma palvelinpohjainen suunnittelujärjestelmä. Oman suunnittelujärjestelmän luomiseen voidaan hyödyntää Nvidian palvelin-GPU –teknologiaa, Citrixin VDI –teknologiaa ja valmista kaupallista virtuaalitodellisuusohjelmistoa. Tällä hetkellä ongelmana oman suunnittelujärjestelmän luomisessa on FEM-laskennan yhdistäminen virtuaalitodellisuuteen, 3D-mallin reaaliaikainen muokkaus yhteistyössä samassa istunnossa ja virtuaalitodellisuudessa tehtyjen muutosten päivittyminen CAD-ohjelmistoon.