Laajennettu todellisuus tuotannon layout- ja työpistesuunnittelussa
Karppinen, Salomo (2023)
Karppinen, Salomo
2023
Teknisten tieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering Sciences
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
2023-05-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202304254359
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202304254359
Tiivistelmä
Tuotannon layout-suunnittelu on yrityksille hyvin kiinnostavaa, koska toimivan layoutin on todettu vähentävän kustannuksia merkittävästi. Layout-suunnittelu on monimutkainen prosessi ja sitä tehdään nykyään usein tehdassimulaatio-ohjelmistojen avulla. Nämä ohjelmistot ottavat heikosti kantaa hienosuunnittelun eli työpistesuunnittelun haasteisiin, kuten ergonomiaan. Ihmisten terveyden ja turvallisuuden tutkiminen virtuaalitehtaissa on myös haastavaa ihmisen liikkeen mallintamisen vajavaisuuden vuoksi. Laajennetusta todellisuudesta on löydetty mahdollisia ratkaisuja näihin ongelmiin. Työn tavoitteen oli selvittää, miten laajennettua todellisuutta voidaan hyödyntää ja kehittää tuotannon layout- ja työpistesuunnittelussa. Työ toteutettiin kirjallisuuskatsauksena hyödyntäen vertaisarvioituja tieteellisiä artikkeleita. Työ ei ota kantaa kaupallisiin ratkaisuihin.
Laajennettu todellisuus (XR, engl. extended reality) on kattotermi virtuaalitodellisuuden kaikille muodoille, mitä ovat virtuaalitodellisuus (VR, engl. virtual reality), lisätty todellisuus (AR, engl. augmented reality) ja yhdistetty todellisuus (MR, engl. mixed reality). Laajennetulle todellisuudelle on löydetty viime vuosina paljon käyttökohteita teollisuudessa monilla eri aloilla, kuten tehdastyöntekijöiden koulutuksessa.
Laajennettua todellisuutta voidaan hyödyntää layout-suunnittelun monissa eri vaiheissa. Suunnitteluvaiheessa suunnittelijat voivat luoda virtuaalimaailmojen avulla monenlaisia kokeita parhaan layoutin löytämiseksi. Laajennetulla todellisuudella voidaan luoda parempia simulaatioita ihmisistä ja niiden toiminnoista. Tämä mahdollistaa tarkempaa hienosuunnittelua jo suunnittelun alkuvaiheilla, kuten tarkan ergonomia-analyysin. Laajennetulla todellisuudella voidaan myös tutkia olemassa olevia layoutteja ja työpisteitä hienosäätäen niitä optimaalisiksi.
Työssä huomattiin laajennetun todellisuuden olevan potentiaalinen muttei valmis teknologia tuotannon layout- ja työpistesuunnitteluun. Vaikka laajennetusta todellisuudesta on selkeitä hyötyjä suunnittelussa, ei teknologiaa nykyisellään käytetä kovin usein. Tällä hetkellä virtuaalinen mallintaminen on hidasta, vaikka joitakin auttavia teknologioita kuten 3D-skannausta kehitetään jatkuvasti. Virtuaaliesineiden kanssa vuorovaikuttaminen ei usein ole luonnollista ja immersio on koettu puutteelliseksi. AR- ja MR-kokeiluissa todellisten ja virtuaalisten esineiden yhdisteleminen on osoittautunut vaikeaksi ja epäimmersiiviseksi. Valmiit työtavat ja ohjelmistot myös puuttuvat, mikä tekee kokeiluista työläitä ja hitaita.
Laajennettua todellisuutta kehitetään ja tutkitaan paljon tällä hetkellä. On täten todennäköistä, että edellä mainittuihin ongelmiin saadaan ratkaisuja tulevaisuudessa. Tuotannon layoutin optimointi laajennetun todellisuuden avulla on aihe, mitä ei juurikaan ole toteutettu, mutta on havaittu olevan mahdollinen työtapa. Tästä aiheesta olisi hyvä tehdä tutkimuksia, jotta layout-suunnittelua saadaan parannettua.
Laajennettu todellisuus (XR, engl. extended reality) on kattotermi virtuaalitodellisuuden kaikille muodoille, mitä ovat virtuaalitodellisuus (VR, engl. virtual reality), lisätty todellisuus (AR, engl. augmented reality) ja yhdistetty todellisuus (MR, engl. mixed reality). Laajennetulle todellisuudelle on löydetty viime vuosina paljon käyttökohteita teollisuudessa monilla eri aloilla, kuten tehdastyöntekijöiden koulutuksessa.
Laajennettua todellisuutta voidaan hyödyntää layout-suunnittelun monissa eri vaiheissa. Suunnitteluvaiheessa suunnittelijat voivat luoda virtuaalimaailmojen avulla monenlaisia kokeita parhaan layoutin löytämiseksi. Laajennetulla todellisuudella voidaan luoda parempia simulaatioita ihmisistä ja niiden toiminnoista. Tämä mahdollistaa tarkempaa hienosuunnittelua jo suunnittelun alkuvaiheilla, kuten tarkan ergonomia-analyysin. Laajennetulla todellisuudella voidaan myös tutkia olemassa olevia layoutteja ja työpisteitä hienosäätäen niitä optimaalisiksi.
Työssä huomattiin laajennetun todellisuuden olevan potentiaalinen muttei valmis teknologia tuotannon layout- ja työpistesuunnitteluun. Vaikka laajennetusta todellisuudesta on selkeitä hyötyjä suunnittelussa, ei teknologiaa nykyisellään käytetä kovin usein. Tällä hetkellä virtuaalinen mallintaminen on hidasta, vaikka joitakin auttavia teknologioita kuten 3D-skannausta kehitetään jatkuvasti. Virtuaaliesineiden kanssa vuorovaikuttaminen ei usein ole luonnollista ja immersio on koettu puutteelliseksi. AR- ja MR-kokeiluissa todellisten ja virtuaalisten esineiden yhdisteleminen on osoittautunut vaikeaksi ja epäimmersiiviseksi. Valmiit työtavat ja ohjelmistot myös puuttuvat, mikä tekee kokeiluista työläitä ja hitaita.
Laajennettua todellisuutta kehitetään ja tutkitaan paljon tällä hetkellä. On täten todennäköistä, että edellä mainittuihin ongelmiin saadaan ratkaisuja tulevaisuudessa. Tuotannon layoutin optimointi laajennetun todellisuuden avulla on aihe, mitä ei juurikaan ole toteutettu, mutta on havaittu olevan mahdollinen työtapa. Tästä aiheesta olisi hyvä tehdä tutkimuksia, jotta layout-suunnittelua saadaan parannettua.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8798]