Технологии расширенной реальности – новый компонент промышленной инженерии и производственных систем

Технологии расширенной (виртуальной, дополненной и смешанной) реальности рассматриваются как новый универсальный компонент в составе методологической базы производственной (промышленной) инженерии, получающий возможности широкого применения как в условиях экстенсивного и интенсивного развития несущих и прочих отраслей четвертого и пятого, так и в контексте формирования ядра шестого технологического уклада. Обосновываются роль и место данных технологий в современных технологических процессах и производственных системах (в том числе в гибком, мелкосерийном и штучном производстве), а также в контексте внедрения киберфизических систем и предстоящей четвертой промышленной революции. Выделен состав задач, универсальных для широкого спектра отраслей любой национальной экономики, наиболее эффективное решение которых в условиях текущего и прогнозируемого уровня развития человеко-машинного взаимодействия может обеспечиваться в результате применения технологий виртуальной, дополненной и смешанной реальностей. На основе сопоставления принципов реализации и примеров прикладного внедрения обосновывается соответствие содержания понятия и возможностей применения «технологий расширенной реальности» назначению и сферам внедрения сквозной цифровой технологии «виртуальная и дополненная реальности». Сделан и обоснован вывод о целесообразности интеграции технологий расширенной реальности на базе универсального программно-аппаратного комплекса, предоставляющего сервисы виртуальной, дополненной и смешанной реальностей в соответствии с содержанием конкретной задачи технологического процесса или выбранным пользователем режимом его эксплуатации. Приведены описания постановок задач, условий проведения и результатов экспериментов по разработке и тестированию интерактивных сред расширенной реальности, выполненных в Институте информационных технологий РТУ МИРЭА в 2019–2020 гг.

расширенная реальность, промышленная инженерия, производственная система, технологический процесс, технологический уклад, промышленная революция

1. Глазьев С.Ю. Рывок в будущее. Россия в новых технологическом и мирохозяйственном укладах. М.: Книжный мир, 2018. 768 с. ISBN 978-5-6041071-1-9

2. Глазьев С.Ю. Стратегия опережающего развития России в условиях глобального кризиса. М.: Экономика, 2010. 255 с. ISBN 978-5-282-03056-3

3. Глазьев С.Ю. Теория долгосрочного технико-экономического развития. М.: ВлаДар, 1993. 310 с. ISBN 5-86209-003-7

4. Каблов Е.Н. Шестой технологический уклад. Наука и жизнь. 2010;4. [Электронный ресурс]. URL: https://www.nkj.ru/archive/articles/17800

5. Salvendy G. Handbook of Industrial Engineering. Third edition. V. 3. New York: John Wiley & Sons Ltd., 2007. 2836 p. ISBN: 978-0470241820

6. Badiru A.B. Handbook of Industrial and Systems Engineering. Second edition. CRC Press LLC, 2013. 1476 p. ISBN: 978-1-4665-1504-8

7. Sassani F. Industrial Engineering Foundations: Bridging the Gap between Engineering and Management. Dulles: Mercury Learning & Information, 2016. 250 p. ISBN: 978-1942270867

8. Программа «Цифровая экономика Российской Федерации», утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2017 г. № 1632-р [Электронный ресурс]. URL: http://static.government.ru/media/files/9gFM4FHj4PsB79I5v7yLVuPgu4bvR7M0.pdf

9. Шваб К. Четвертая промышленная революция: пер. с англ. М.: Эксмо, 2019. 209 с. ISBN 978-5-699-90556-0

10. Fast-Berglund A., Gong L., Li D. Testing and validating Extended Reality (xR) technologies in manufacturing. Procedia Manuf. 2018;25:31-38. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.06.054

11. Глазьев С.Ю., Дементьев В.Е., Елкин С.В., Крянев А.В., Ростовский Н.С., Фирстов Ю.П., Харитонов В.В. Нанотехнологии как ключевой фактор нового технологического уклада в экономике, под ред. академика РАН С.Ю. Глазьева и профессора В.В. Харитонова. М.: Тровант, 2009. 304 с.

12. Садовничий В.А., Акаев А.А., Коротаев А.В., Малков С.Ю. Моделирование и прогнозирование мировой динамики / Научный совет по Программе фунд. исслед. Президиума Российской академии наук «Экономика и социология знания». М.: ИСПИ РАН, 2012. 359 с. ISBN 978-5-7556-0456-7

13. Hermann M., Pentek T., Otto B. Design Principles for Industrie 4.0 Scenarios. In: 49th Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS), Koloa, HI. 2016. P. 3928-3937. https://doi.org/10.1109/HICSS.2016.488

14. Going C.B. Principles of Industrial Engineering. New York: McGraw-Hill, 1911. 174 p.

15. Lehrer R.N. The Nature of Industrial Engineering. The Journal of Industrial Engineering. 1954;5(1):4.

16. Urwick L.F. Development of Industrial Engineering. In: Industrial Engineering Handbook, H.B. Maynard (Еd.). New York: McGraw Hill, 1963. P. 1.3-1.16.

17. Sawada P.N. A Concept of Industrial Engineering. Int. J. Prod. Res. 1977;15(6):511-522. https://doi.org/10.1080/00207547708943146

18. Savory P. Details and Description of Industrial Engineering. Industrial and Management Systems Engineering Faculty Publications. 2005. 13 р. [Электронный ресурс]. URL: https://digitalcommons.unl.edu/imsefacpub/33

19. Darwish H., van Dyk L. The industrial engineering identity: from historic skills to modern values, duties, and roles. S. Afr. J. Ind. Eng. 2016;27(3):50-63. https://doi.org/10.7166/27-3-1638

20. Cupek R., Drewniak M., Ziębiński A., Fojcik M. «Digital Twins» for Highly Customized Electronic Devices - Case Study on a Rework Operation. IEEE Access. 2019;7:164127-164143. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2950955

21. Casla P., Larreina J., Fletcher S. et al. Human-centered factories from theory to industrial practice. Lessons learned and recommendations. ACE Factories Cluster White Paper, 2019. 51 p. http://ace-factories.eu/wp-content/uploads/ACE-Factories-White-Paper.pdf

22. Внедрение и развитие Индустрии 4.0. Основы, моделирование и примеры из практики, под ред. Армина Рота. М.: ТЕХНОСФЕРА, 2017. 294 с. ISBN 978-5-94836-482-7

23. Зуев А.С., Зуева А.Н. Цифровая экономика и развитие печатных изданий. Изв. ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2019;1:50-56.

24. Sharp H., Preece J., Rogers Y. Interaction Design: Beyond Human-Computer Interaction. 5th ed. New York: John Wiley & Sons Ltd, 2019. 636 p. ISBN 978-1-119-54725-9

25. Дорожная карта развития «сквозной» цифровой технологии «Технологии виртуальной и до полненной реальности», утвержденная 10 октября 2019 года. [Электронный ресурс]. URL: https://digital.gov.ru/ru/documents/6654

26. Foreman N., Korallo L. Past and Future Applications of 3-D (Virtual Reality) Technology. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014;6(94):1-8.

27. Cipresso P., Giglioli I.A.C., Raya V.L.A., Riva G. The Past, Present, and Future of Virtual and Augmented Reality Research: A Network and Cluster Analysis of the Literature. Frontiers in Psychology. 2018;9: Article 2086. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2018.02086

28. Sangsu C., Jung K., Noh S.D. Virtual reality applications in manufacturing industries: Past research, present findings, and future directions. Concurr. Eng. Res. Appl. 2015;23(1):1-24. https://doi.org/10.1177%2F1063293X14568814

29. Yu F., Zhang J.-F., Zhao Y., Tan C., Luan R.-P. The Research and Application of Virtual Reality (VR) Technology in Agriculture Science. In: Li D., Zhao C. (Eds). Computer and Computing Technologies in Agriculture III. 2009. P. 546-550. https://doi.org/10.1007/978-3-642-12220-0_79

30. Wang P. et al. A Critical Review of the Use of Virtual Reality in Construction Engineering Education and Training. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2018;15(6):Article 1204. https://doi.org/10.3390/ijerph15061204

31. Wolfartsberger J., Zenisek J., Sievi C. Chances and Limitations of a Virtual Reality-supported Tool for Decision Making in Industrial Engineering. IFAC- PapersOnLine. 2018;51(11):637-642. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.08.390

32. Велигодский Д.В. Опыт использования тренажера-симулятора «Виртуальный осмотр места происшествия» в рамках спецкурса «Информационно-справочное обеспечение судопроизводства» для обучения юристов. Материалы VII Международной научно-практической конференции «Уголовное производство: процессуальная теория и криминалистическая практика». Симферополь, 2019. С. 14-15.

33. Папагианнис Х. Дополненная реальность. Все, что вы хотели узнать о технологии будущего. М.: Эксмо, 2019. 288 с. ISBN: 978-5-04-089971-5

34. Mourtzis D., Zogopoulos V., Xanthi F. Augmented reality application to support the assembly of highly customized products and to adapt to production rescheduling. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2019;105:3899-3910. https://doi.org/10.1007/s00170-019-03941-6

35. Boccaccio A. et al. Exploiting Augmented Reality to Display Technical Information on Industry 4.0 P&ID. In: Cavas-Martínez F. et al. (Eds.). Advances on Mechanics, Design Engineering and Manufacturing II. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham., 2019. P. 282-291. https://doi.org/10.1007/978-3-030-12346-8_28

36. Mourtzis D., Zogopoulos V., Katagis I., Lagios P. Augmented Reality based Visualization of CAM Instructions towards Industry 4.0 paradigm: a CNC Bending Machine case study. Procedia CIRP. 2018;70:368-373. https://doi.org/10.1016/j.procir.2018.02.045

37. Speicher M., Hall B.D., Nebeling M. What is Mixed Reality? In: Proc. of the 2019 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. Glasgow, Scotland, UK, 2019. Paper No: 537. P. 1-15. https://doi.org/10.1145/3290605.3300767

38. Wang X., Schnabel M.A. (Eds.). Mixed Reality in Architecture, Design, and Construction. Springer Science, 2009. 274 p. ISBN: 978-1-4020-9087-5

39. Wang X. (Ed.). Mixed Reality and Human-Robot Interaction. ISCA. V. 47. Springer Science, 2011. 175 p. ISBN: 978-007-0581-4

40. Shumaker R. (Ed.). Virtual and Mixed Reality - Systems and Applications. International Conference, Virtual and Mixed Reality 2011. Proceedings, Part II. Orlando, FL, USA, 2011. 455 p. ISBN 978-3-642-22023-4 https://doi.org/10.1007/978-3-642-22024-1

41. Rubio-Tamayo J.L. Extended Reality, Interactivity and Immersive 3D Environments: Literature Review and Projections. In: VII Congreso Internacional Ciudades Creativas. Universidad Tecnológica de Bolívar, Cartagena de Indias, Colombia; 2019. Р. 396-414.

42. Mann S., Havens J.C., Iorio J., Yuan Y., Furness T. All Reality: Values, taxonomy, and continuum, for Virtual, Augmented, eXtended/MiXed (X), Mediated (X,Y), and Multimediated Reality/Intelligence. Presented at the AWE 2018, Santa Clara, CA, USA. [Электронный ресурс]. URL: http://wearcam.org/all.pdf

43. Chuah S.H-W. Why and Who Will Adopt Extended Reality Technology? Literature Review, Synthesis, and Future Research Agenda (December 13, 2018). [Электронный ресурс]. URL: https://doi.org/10.2139/ssrn.3300469

44. Barfield W. Fundamentals of Wearable Computers and Augmented Reality. 2nd Edition. Boca Raton: CRC Press, 2015. 739 p. ISBN: 978-1-4822-4351-2

45. Chuah S.H-W. Wearable XR-technology: literature review, conceptual framework and future research directions. Int. J. Tech. Market. 2019;13(3/4):205-259. https://doi.org/10.1504/IJTMKT.2019.104586

46. Smart contact lens for augmented reality and methods of manufacturing and operating the same: Pat. KR20160037008A, South Korea. Appl. № KR1020140129517A; appl. 2014.09.26; publ. 2016.04.05. URL: https://patents.google.com/patent/KR20160037008A/en?q=lens&q=smart&assignee=samsung&oq=samsung+lens+smart

47. Racat M., Capelli S. Haptic Sensation and Consumer Behaviour: The Influence of Tactile Stimulation in Physical and Online Environments. Spriger: Palgrave Pivot, 2020. 125 p. ISBN: 978-3-030-36921-7

48. Зуев А.С., Болбаков Р.Г. О телекоммуникационных сервисах на основе технологий виртуальной реальности. Российский технологический журнал. 2017;5(6):3-10. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2017-5-6-3-10

49. Зуев А.С., Зуева А.Н., Леонов Д.А. Технологии дополненной реальности как новый источник конкурентных преимуществ продукции машиностроения. Российский технологический журнал. 2020;8(1):9-20. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2020-8-1-9-20

50. Акаев А.А., Садовничий В.А. О новой методологии долгосрочного циклического прогнозирования динамики развития мировой системы и России. Прогноз и моделирование кризисов и мировой динамики. М.: Изд-во ЛКИ, 2010. С. 5-69.