כיצד מציאות מדומה (AR), יכולה לעזור בפיתוח תעשיית ה- HVAC&R?

מאמר זה תורגם ממגאזין ASHREA  מאי 2021, מאת מרי קייט מקגווואן.

מציאות רבודה (AR) יכולה להפוך מידע בלתי נראה לגלוי. מצינורות בקירות ועד איך להרכיב מכלול HVAC&R טרומי, טכנולוגיית AR יכולה לחשוף אמיתות נסתרות כדי לפתור במהירות אתגרים בתכנון, בבנייה ובתהליכי תפעול ותחזוקה. אנשי מקצוע שונים בתעשייה דנים כיצד AR יכולה לעזור לתעשיית ה-HVAC&R להתפתח.

בכל שלב של תהליכי התכנון, הבנייה והתפעול, AR מאפשרת לכל אחד לעבוד על הפרויקט ולראות אותו בזמן אמת מכל מקום. טכנולוגיית AR עדיין בחיתוליה, אבל כמה שחקנים בתעשייה אימצו את טכנולוגיית תעשיה 4.0 זו.

"AR הוא סוג אחד של טכנולוגיה שמאפשרת להיטמע, אשר ממשיכה להבשיל במהירות, אך עדיין זכתה ליישום מוגבל בפרויקטים", אמר ג'ון מסנר, פרופסור להנדסה אדריכלית באוניברסיטת מדינת פנסילבניה.

ושימוש בטכנולוגיית מציאות מורחבת, כמו מציאות רבודה, היא דרך טובה יותר למנף נתונים, אמר ג'ורדן לובר, מנהל אזור עסקי בכיר של AR/MR/VR בחברת Trimble Inc.. הטכנולוגיות מסייעות לאלה שמשתמשים בנתונים קיימים עם היתרון העיקרי של מתן אפשרות לכל אחד באתר בנייה להבין את ההקשר בעיצוב.

כדי להבין מה המציאות הרבודה מספקת למערכת HVAC&R, מהנדסים חייבים להבין את הרמות השונות של האינטראקציות הפיזיות-דיגיטליות הזמינות עם הטכנולוגיה המתפתחת, אמר נשיא ASHRAE 2020-21 צ'ארלס א' גולדג' השלישי, ח.ח., חבר ASHRAE.

"עם הופעתם של אובייקטים חכמים ומחוברים למידע, אנו יכולים לעצב מערכות באופן וירטואלי. באמצעות עיצוב ובנייה וירטואליים, יש לנו את היכולת להציג תצורות בניין ומערכת שלמות לפני שהן הופכות לפיזיות", אמר.

מהי מציאות רבודה?

"כל דבר שמצמיד תמונה שנוצרה על ידי מחשב על נקודת מבטו של המשתמש על העולם האמיתי הוא סוג של AR", אמרה זהרה גורבני, Ph.D. סטודנט בפן סטייט שהמחקר שלו מתמקד במינוף AR לניהול מתקנים. מסננים באינסטגרם ובסנאפצ'אט הם דוגמאות פשוטות ל-AR. כך גם אפליקציית IKEA Place, המשתמשת ב-AR כדי לאפשר ללקוחות להציב ייצוגים דיגיטליים של רהיטים בבתיהם לפני רכישתם, אמרה גורבני, שהיא גם מנהלת ה-BIM במשרד של המפעל הפיזיולוגי בפן סטייט.

AR לוקח אלמנט מהעולם הפיזי או הגדרה ומכסה שכבת מידע מרובד שנוצרת דיגיטלית. זה יוצר חוויה דיגיטלית שמאפשרת להיטמע בעולם הפיזי, אמר גולדג'.

"תמונה שעומדת בתוך חדר מכונות חדש בבנייה, למשל, והקרנת כל פריסת התצורה של MEP על אזור היעד, וכך לשקף את תוצאות העבודה הנבחרות לביצוע. עדיף, תסתכל על המשאבה המותקנת מאוחר יותר ותכלול את כל הביצועים ותנאי ההפעלה על האלמנט הנצפה", אמר.

שימוש ב-AR בתעשיית הבניין וה-HVAC&R

בתעשיית הבניין וה-HVAC&R, ניתן להשתמש ב-AR בשלבים שונים של פרויקט", אמרה גורבני. "ניתן למנף אותו לקבלת החלטות עיצוביות בשלבים שונים של העיצוב. זה יכול לשמש גם כדי לעזור לעובדי תחזוקה בדרכים שונות", אמרה.

גולדג'אמר כי AR יכול לשפר את הפרודוקטיביות לאורך שלבי התכנון, הבנייה והתפעול. "שימוש מיומן בכלים אלה מעניק לנו את היכולת לחסל בזבוז בפתרונות של שרשרת האספקה. ניתן את את הבניין הווירטואלי ניתן להקרין לעולם הפיזי כדי לשפר את האיכות, לשפר את הזרימה ולהפחית עבודה חוזרת", אמר.

עיצוב

ניתן להשתמש ב-AR כדי להמחיש מודלים של  עיצוב ומידע במהלך תהליך העיצוב, אמר מסנר.

באמצעות אוזניות AR, מעצב HVAC&R יכול לשקף דגם מוקטן של עיצוב HVAC&R ולשתף את העיצוב הזה עם אחרים, או שהם יכולים להשתמש בתצוגה בקנה מידה מלא של המודל (בדומה למציאות מדומה). לחלופין, הם יכולים להשתמש במכשירים ניידים או טאבלטים כדי לבצע משימות דומות אך בקנה מידה קטן יותר. בעתיד, מעצבים יוכלו להיכנס לחלל ולשרטט עיצוב בעולם האמיתי באמצעות מבחר אלמנטים עיצוביים, אמר מסנר. אם הדגם הוא חלק מתאומים דיגיטליים, המעצב יוכל לשאול את הדגם כדי למצוא את הטמפרטורה של אזורים שונים ואילו שסתומים סגורים.

וכן, אומר לובר, AR יכול לעזור למעצבי HVAC&R העובדים על פרויקטים של התחדשות בנייה. הם יכולים להשתמש בטכנולוגיה כדי לראות את החלל הקיים ואת מה שהם צריכים לעבוד אתו.

מסנר אמר כי פן סטייט השתמשה ב-AR בחלקים אחרים של תהליך העיצוב, כגון שאנשים יחוו למעשה את הבניינים לפני הבנייה. לובר אמר כי הניידות של הטכנולוגיה מאפשרת גם לבעלי עניין שונים לעבוד ולסקור את העיצובים ביחד אך מרחוק.

גולדג' אמר כי השימוש בגישה הוירטואלית לתכנון מערכות HVAC&R מאפשר ל-AR לשפר את התיאום של מערכות הבניין ולסייע בביצוע תוצאות העבודה בשטח.

"החזקת מידע חכם במודל הבנייה מעניקה לנו את ההזדמנות להקרין ייצוג דיגיטלי מדויק של תוצאות העבודה לכל סביבה פיזית. אנחנו ממש יכולים 'לראות' היכן מותקנים חיבורים מצורפים ברמה העליונה, היכן מתרחשות חדירות, כיצד רכיבי שירותי מתקנים מתקשרים עם בניית מתקנים", אמר. "תכנן וירטואלית לפני בנייה פיזית."

מכיוון שמציאות רבודה מחברת בין העולמות הפיזי והדיגיטלי, הטכנולוגיה עוזרת להפוך את כוונת העיצוב למציאות, אמר לובר. ניתן להשתמש בטכנולוגיית מציאות מרובדת בכל שלב בתהליך הבנייה, אמר.

"בסופו של דבר, היתרון העיקרי שכל טכנולוגיה משולבת עם טכנולוגיית מציאות או מרובדת מסופקת לכל אחד באתר הבנייה הוא היכולת להבין את ההקשר בעיצוב שלהם", אמר לובר.

שם, אנשים יכולים להשתמש בשכבות AR כדי לראות היכן מערכות מסוימות ימוקמו וכיצד ייבנה הפרויקט. במהלך הבנייה, מסנר אמר שקבלנים יכולים להשתמש ב-AR כדי לצפות בתוכן בנייה עתידי במיקום בשטח לפני בנייתו, או שהם יכולים לראות "דרך" קירות כדי לראות בפנים או מתחת לאדמה אם קיימים מודלים שימושיים מדויקים.

אבל הבטחת איכות ובקרת איכות (QA/QC) כמו גם אימות ודיווח התקדמות הם כיום מקרי השימוש הגדולים ביותר של הטכנולוגיה, אמר לובר. AR יכול לעזור למישהו באתר הבנייה לכסות את העיצוב כפי שהוא אמור להיראות באותו יום ולהיות מסוגל לתאם את ההבדל בין המודל הדיגיטלי למצב הבנוי בפועל באתר.

"אם משהו חסר או משהו הותקן במקום הלא נכון, או אם הם מקדימים את לוח הזמנים והם הכניסו יותר ממה שציפיתם מהם באותו שלב, כל הדברים האלה הופכים לברורים בעליל כשמכסים את העיצוב על העולם האמיתי", אמר.

גורבני אמרה כי פן סטייט משתמשת בטכנולוגיית AR להערכת עיצוב על ידי הצבת שכבת המודל הדיגיטלי על הבניין באתר בפועל. בנוסף, AR משמשת עבור QA/QC על ידי השוואת המודל הדיגיטלי של בניין עם החלק הבנוי של הבניין. המשרד של המפעל הפיזיולוגי נמצא בעיצומו של הפרויקט הראשון שלו באמצעות AR, אמרה.

"צוות הפרויקט נמצא בשלב הבנייה המוקדם ושכב מעל את המודל הדיגיטלי שלהם באתר באמצעות צגי AR מולבשים על הראש. מכיוון שהפרויקט אינו בקמפוס פארק של האוניברסיטה, אנו מתכננים להצטרף לפגישות סקירת AR מרחוק על ידי חיבור באמצעות סיוע מרחוק", אמרה גורבני, והוסיפה שהצוות משתמש בתוכנה המאפשרת להם לראות דרך עדשות ה-AR מכל מקום.

ייצור טרומי

AR יכולה גם לעזור בתהליך הייצור טרומי.

לחלק מהטכנולוגיות יש כלי רצף שמובילים אנשים צעד אחר צעד כיצד לחבר מערכת ביחד, אמר לובר. אם מכלול HVAC&R עבור פרויקט, נמצא בתהליך הייצור הטרומי, האנשים שמרכיבים את המערכת יכולים להרכיב את החלקים לפי סדר מדויק. הטכנולוגיה גם מאפשרת לאנשים לראות היכן יוצבו מערכות כדי להתיישר עם צינור ספציפי או משהו ספציפי אחר, אמר. הנחיה זו יכולה לסייע למרכבים להרכיב טוב יותר מערכות טרומיות, ולמנוע עבודה מחדש.

לעומת זאת, AR יכולה להדריך אנשים באתר הבנייה כיצד להתקין את המערכות כדי להיות יעילות יותר, אמר לובר.

לובר ראה את הצורך בתכנון מדויק של מערכות טרומיות לפני כמה שנים באתר הבנייה של אחד מבנייני המשרדים של טרימבל. בזמן שהייתם באתר עם הקבלן הכללי וקבלן ה-HVAC&R, הם העלו את הדגם המכאני לאוזניות AR והחלו לצעוד בפרויקט.

"בתוך 10 דקות, היו שלושה מיקומים שונים שבהם קבלן המכונות זיהה שהם אמורים לעבור עם HVAC זרימה דרך נקודה מאוד ספציפית, אבל זה לא היה הולך לעבוד", אמר.

על פי לובר באותו שלב של הבנייה נעשו פלדה, מסגרות ואינסטלציה, והצוות התכונן להתקין את המערכות הטרומיות. הוא אמר שנראה שקבלן הפלדה ביצע כמה שינויים בהתקנה שלהם והוסיף כמה קורות תמיכה פלדה לתקרה.

לחברי צוות ה-HVAC לא היה מושג שהחיזוקים האלה היו שם, אבל מה שזה אומר עכשיו זה שהם היו בתהליך של ייצור טרומי של כל מערכות ה-HVAC האלה מחוץ לאתר", אמר. "הם התכוונו להופיע באתר, והם לא התכוונו להתאים כמה אזורים. אז או שהם יצטרכו לעשות את זה מחדש ואז ישבו בחורים בלי לדעת מה לעשות או, בתרחיש הגרוע ביותר, הם היו פורצים אותם כדי להתאים אותם שם בכל מקרה, מה שרק אז היה מגלגל את הנושא לבחור הבא".

מכיוון שקבלן HVAC&R ראה את הבעיה הזו לפני שהחומר הופיע, הם יכלו לצלם תמונות עם טכנולוגיית ה-AR שלהם כדי לשלוח אותן למעצב HVAC&R, מה שעזר למשתמש לתפוס במדויק את תצוגת "המציאות המעורבת" שהראתה לחברי הצוות מחוץ לאתר את הבעיה האמתית. "הם עדכנו את העיצוב לפני שנעשה הרכש לייצור הטרומי ולפני ששלחו אותו לאתר", הוא אמר, ועזר לצוות להימנע מעבודות חוזרות יקרות ולעיכובים.

תפעול ותחזוקה

ברגע שבניין נבנה ומאוכלס, AR עדיין יכול להיות כלי רב ערך. טכנולוגיה זו יכולה לסייע למנהלי מתקנים בהכשרת הצוות שלהם. טכנולוגיה זו יכולה גם לעזור לבעלי בניינים בתהליכי QA/QC.

עובדי תחזוקה, למשל, מסוגלים לאחזר ולראות מידע ממשי על הנכסים על ידי סריקת קודי QR שהוקצו, כגון ציוד HVAC&R. אם יש תאום דיגיטלי אמיתי שמחובר למידע בזמן אמת ממקור אחר, כגון מערכת אוטומציה של בניין או חיישנים, מידע זה ניתן גם לאחזר בזמן אמת באמצעות הברקוד. זה מאפשר למשתמש לראות את כל המידע הזה בזמן אמת על גבי הרבדים של הנכס וזה עוזר לו בתהליך קבלת ההחלטות.

"בעתיד העובדים יוכלו לראות בקלות נתונים תפעוליים בהקשר", אמר מסנר. AR יכול לתמוך באנשים על ידי מתן מידע שהם צריכים, הוא אמר. מסנר אמר כי פן סטייט כבר מתייגת ציוד עם ברקודים כך שצוות התפעול והתחזוקה יוכל לעבור  במערכת ולמשוך את המידע המעודכן על הציוד עם הטלפון שלהם.

"זו לא טכנולוגיה כל כך חדשה", הוא אמר. "אבל [עם AR] זה יכול להתחיל להראות לי נתונים בזמן אמת במקום, כך שאוכל לראות את טמפרטורות המים בצינור מסוים… יכולתי לראות אילו שסתומים פתוחים במערכת בבניין כולו. יכולתי להתחיל לראות מידע אחר, כמו זרימה, שיעורים, לחות או אפילו מקומות שבהם נסגרו מגיני אש בתרחיש חירום".

הדרכה

AR יכול גם לעודד שיתוף פעולה ופתרון בעיות בזמן אמת. לחלק מהטכנולוגיות יש כלי עזר מרחוק המאפשרים לאנשים להתקשר בווידאו למישהו כדי לעזור להם לפתור בעיה, אמר לובר. תכונה זו עוזרת ל-AR להפוך לכלי אימון, הוא אמר, במיוחד עם מומחים שמגיעים לגיל פרישה. במקום שיהיה אדם אחד באתר שיודע כל מה שצריך לדעת על חדרי דודים, האדם הזה יכול לעבוד מרחוק, אמר לובר. הטכנולוגיה, כאשר היא מולבשת על הראש, היא ללא שימוש בידיים, מה שעוזר לאנשים לבצע את העבודה באותו זמן שהם נותנים הדרכה וזאת בהשוואה לשיחת וידאו מסורתית.

"הוא יכול פשוט לשבת על הספה שלו ולהתקשר לכל פרויקט במדינה. במקום לעלות על משאית הפורד F-150 שלו ולנסוע ברחבי המדינה כל היום ואולי לפתור רק בעיה אחת ביום, כעת הוא פותר 10 בעיות ביום רק על ידי היכולת לעשות זאת מרחוק", הוא אמר. "כל אותו הזמן, האנשים שנמצאים בצד השני עדיין צריכים להשתמש בידיים שלהם כדי לתקן את הבעיה… אז לא רק שהם מקבלים עזרה, אלא שהם גם לומדים תוך כדי

עשיה."

לובר אמר כי הטכנולוגיה יכולה לשמש גם ככלי גיוס עובדים. "אם אתה מביא טכנולוגיה מגניבה לבנייה, אנשים יבואו וירצו לעבוד בתעשייה, במיוחד דור המילניום ודור ה-Z שיותר נמשכים לכל מקום שבו הם יכולים להשתמש בטכנולוגיה", הוא אמר.

לדבריו, ככל שתעשיית הבנייה תאמץ יותר טכנולוגיות חדשניות, יותר צעירים ירצו לעבוד בתעשייה. "כדאי לך לעודד צעירים לתעשייה על ידי טכנולוגיה מגניבה, ואתה יוצר מנגנון שבו אחד לומד מהשני", הוא אמר.

בפן סטייט, מסנר מלמד AR בכיתה. האוניברסיטה השתמשה ב-AR כדי ליצור משחק חינוך לקיימות עבור סטודנטים במחשבי טאבלט. "אנו מאפשרים לתלמידים להיכנס לחלל בניין בפועל ולהתנסות בהחלפת חומרי הבניין והמערכות, ואז הם יכולים לראות ולקבל מידע על ביצועים בתוך ההקשר של העולם האמיתי", הוא אמר.

"אני מאוד מתרגש מ-AR לחינוך והכשרה כי אנחנו יכולים להוביל אנשים דרך סדרה של שלבים. אנחנו יכולים ליצור שכבות של מידע על גבי תוכן מהעולם האמיתי במקום להשתמש בשיעורי מודל או תרחישי אימון אחרים", הוא אמר. "זה אחד התחומים שאנו מבצעים מחקר ב-AR – מה הערך של המידע מרובד במסגרת תרחיש אימון."

טיפים ושיטות התנסות אופטימליות

כשמתחילים לעבוד עם AR, ההמלצה למשתמשים חדשים להכיר את הטכנולוגיה על ידי מתן כמה ריצות מבחן, באמצעות יישומי טלפון חינמיים כגון Augment (ראה סרגל צדדי). הוא אמר שהוא בדרך כלל עושה את זה עם תלמידיו לפני שהוא צולל יותר עמוק. גורבני, שהוא גם מנהל ה-BIM של המשרד של המפעל של פן סטייט, מומלץ ללמוד "מדוגמאות מתחומים אחרים כמו תעשיית הייצור עם היסטוריה ארוכה יותר של הטמעת AR".

"זה גם יכול להיות בעל ערך רב למנף פלטפורמות קיימות של ספקים גדולים… ואז, עבור משתמשים מתקדמים, כי להם יש יכולת למנף פלטפורמות של מנועי משחק וכלים אחרים לפיתוח יישומים מותאמים אישית".

מסנר מציין שהטכנולוגיה אינה חפה מאתגרים. לדוגמה, הוא אמר שמשקפי מציאות מורחבת יכולים לגרום למודל וירטואלי להרגיש אמיתי, אבל לפעמים קשה לתקשר כאשר שקועים בטכנולוגיה. הטכנולוגיה יכולה "לחלץ אותך מהעולם האמיתי" והופכת את זה למאתגר לתקשר עם חברי צוות אחרים, אמר.

האתגר של מיקום גיאו-מרחבי של שתי עיניים בעולם עדיין יכול להיות מאתגר מבחינה טכנולוגית, אז למקם את אוזניות ה-AR בעולם האמיתי זה לא תמיד מושלם, אבל הטכנולוגיה מתבגרת במהירות. יישום יכול למנף סמני תמונה כדי לשפר את מיקומם או לגרום למשתמש ליישר את המודל באופן ידני", אמר מסנר.

להתרגל לטכנולוגיית AR זה רק חלק מחוויית עקומת הלמידה של המשתמשים עם כל טכנולוגיה חדשה, אמר לובר. לדבריו, אתגרים טיפוסיים כוללים כניסה לחשבונות שלהם באמצעות מקלדת וירטואלית וההתרגלות ליישר דגם עם אובייקט או באתר הבנייה.

שאלות נפוצות לגבי הטכנולוגיה כוללות כיצד הטכנולוגיה פועלת וכיצד היא יכולה להשתלב בתהליכי העבודה הקיימים שלהם, אמר לובר.

כיצד תשפיע טכנולוגיית AR על תעשיית הבנייה?

AR היא עדיין טכנולוגיה מתפתחת. "אני חושב ש-AR הולך להיות משנה משחק אמיתי בעתיד. אבל זה עדיין בחיתוליו", אמר מסנר. "אני חושב שיש כמה דוגמאות ממש טובות [לגבי איך להשתמש ב-AR], אבל לא הרבה מהן מגיעות מהתעשייה שלנו."

מסנר צופה שזה יכול להפוך לכלי בעל ערך, עם מיזוג של טכנולוגיות בעלת יכולת להטמעה, כמו מציאות מדומה ומציאות מעורבת. "אנחנו עדיין מחכים להופעת מכשירי ה-AR הזולים והאיכותיים. אני מניח שהכי טוב ביותר שיש לנו כרגע זה טלפון", הוא אמר. "אבל כאשר AR עשויה מזכויות בעלת איכות גבוה איכותית ובמחיר נמוך תהיה זמינה, יופיעו הרבה שימושים, כגון הדמיית מודל קלה בכל מקום באתר, שיתוף פעולה קל עם מומחים בתחום ולראות בקלות עבודה עתידית תוך כדי הליכה באתר עבודה."

גישה למציאות רבודה באמצעות הטלפון שלך

אפליקציית טלפון מאפשרת לך לשקף מודלים תלת ממדיים דרך AR בחינם וללא שיתוף של הדוא"ל שלך. הורד את אפליקציית 'Augment—3D Augmented Reality' למכשיר הנייד שלך (אייפון או אנדרואיד).

סייר בין הגלריות הציבוריות של האפליקציה כדי לשקף את המציאות המורחבת. תחת הקטע "אדריכלות", צא לסיור וירטואלי בלובי של מוזיאון גוגנהיים, אשר מדגים כיצד מודלים של AR יכולים להעביר משתמשים למקומות בקנה מידה.

לובר אמר שהמציאות המורחבת, הכוללת מציאות רבודה ומציאות מדומה, היא תעשייה שנעה במהירות והיא הכיוון אליו מתקדם המחשוב. "יש המון השקעות שנכנסות ל-AR ו-MR מכל חברות הטכנולוגיה. כולם זורקים כל זה מיליארדי דולרים", הוא אמר.

הצעדים הבאים למקצועני HVAC&R

אם AR היא הדרך של העתיד, לובר מציע לאנשים ללמוד את היסודות של AR ואז לצמוח עם האבולוציה שלה, בניגוד להמתנה עד שהטכנולוגיה תתפתח ואז לעבוד דרך עקומת למידה גבוהה יותר.

"החזון שלי הוא שזה לא משנה באיזו תוכנת עריכה אתה משתמש; זה לא משנה איזה סוג של מודל BIM יש לך; זה לא משנה אם אתה אינסטלטור או HVAC [טכנאי] או חשמלאי; או אם אתה מתמצא בטכנולוגיה או לא. אני רוצה שכל אחד באתר הזה, ללא קשר לתהליכי העבודה שלו, יוכל להרכיב את האוזניות האלה ולטעון את הנתונים שלו מתהליכי העבודה הקיימים שלו ולהפיק מזה יותר ערך", אמר לובר. "בסופו של דבר מה שאנחנו מנסים לעשות זה להסיר את תוכנית הנייר ולהסיר את האייפון ולהסיר את האייפד ולהסיר את המחשב הנייד מהאתר ופשוט להעביר את המחשוב הזה להיות שלא בעזרת הידיים."

AR הוא חלק מהטרנספורמציה הדיגיטלית של תעשיית ה-HVAC&R, מכיוון שהטכנולוגיה ממנפת את כוחו של המידע הדינמי המוטמע במודל דיגיטלי, אמר גולדג'. "עולם ה-HVAC מתפתח מגיאומטריה ונייר לאובייקטים חכמים וידע מחובר", הוא אמר. "מציאות פיזית-דיגיטלית מציאות יישומית מסתמכת על הקשר הזה."