PLM a BIM data v prostředí virtuální reality

Tags: BIM | PLM | SPŠ | Virtuální realita | Vizualizace | Žďár nad Sázavou

Práce na pro­jek­tech s vy­u­ži­tím di­gi­tál­ní­ho pro­to­ty­pu je spo­je­na s řadou úska­lí. Pře­de­vším u slo­ži­těj­ších pro­jek­tů s vět­ším množ­stvím sou­čás­tí, nebo u pro­jek­tů, které ob­sa­hu­jí roz­měr­né a čle­ni­té pro­sto­ry není ori­en­ta­ce často pří­liš snad­ná. Jak před­sta­vit i slo­ži­té pro­jek­ty našim nej­mlad­ším tech­ni­kům, nebo pros­tě všem, kteří se v tech­ni­ce, vý­kre­so­vé do­ku­men­ta­ci zase tolik ne­o­ri­en­tu­jí?

Již před řadou let jsme se na tuto otáz­ku po­dí­va­li na SPŠ ve Žďáru nad Sá­za­vou s vy­u­ži­tím pro­duk­to­vé řady Au­to­de­s­ku. Vel­kou in­spi­ra­cí v té době byly pře­de­vším první stu­die vy­u­ži­tí vir­tu­ál­ní re­a­li­ty v ob­las­ti prů­mys­lo­vé­ho de­sig­nu a ře­še­ní slo­ži­tých in­ves­tič­ních pro­jek­tů. Vir­tu­ál­ní re­a­li­ta je skvě­lým ná­stro­jem pro rych­lou ko­mu­ni­ka­ci nad ná­vrhy, před­sta­ve­ní pr­vot­ních myš­le­nek a všech dat, která musí být ná­zor­ně před­sta­ve­na. Rych­lá a ná­zor­ná pre­zen­ta­ce 3D stu­die může s vy­u­ži­tím vir­tu­ál­ní re­a­li­ty po­skyt­nout v těch­to fá­zích ko­mu­ni­ka­ce vý­raz­ně více in­for­ma­cí než slo­ži­tá tech­nic­ká do­ku­men­ta­ce.

BIM model základem projektu

Po­dí­vej­me se na jeden z pěk­ných stu­dent­ských pro­jek­tů, který byl na naší škole re­a­li­zo­ván ve výuce. Jeho hlav­ním cílem bylo vy­tvo­řit návrh fi­rem­ní bu­do­vy a in­te­gro­vat do ní kon­strukč­ní kan­ce­lář s di­gi­tál­ní­mi tech­no­lo­gi­e­mi ma­lé­ho ser­ve­ro­vé­ho clou­du. Pro­jekt byl roz­pra­co­ván v prů­bě­hu ně­ko­li­ka hodin výuky a do­má­cí­ho sa­mo­stu­dia s ná­sled­nou pří­pra­vou vir­tu­ál­ní pre­zen­ta­ce v naší škol­ní la­bo­ra­to­ři vir­tu­ál­ní re­a­li­ty.

BIM model byl zpracovaný s využitím digitálního prototypu

Pro­jekt stav­by je roz­pra­co­ván na zá­kla­dě pr­vot­ních kon­cep­tů. Vlast­ní 3D data se sklá­da­jí ze dvou zá­klad­ních částí. Pro stav­bu jsou vy­u­ži­ty pře­váž­ně stan­dar­di­zo­va­né ro­di­ny prvků s de­fi­no­va­ný­mi vlast­nost­mi. Pro vy­tvo­ře­ní ser­ve­ro­vé­ho pra­co­viš­tě jsme vy­u­ži­li PLM data clou­do­vé sta­veb­ni­ce, kte­rou jsme se stu­den­ty IT oboru při­pra­vi­li pro ostat­ní stu­den­ty v Au­to­de­sk In­ven­to­ru s ná­sled­ným pře­vo­dem na ro­di­ny prvků. Vel­kou vý­ho­dou pro­duk­tů Au­to­de­s­ku je vý­bor­ně pro­ve­de­ná pře­no­si­tel­nost PLM a BIM dat.

Spojení PLM a BIM dat v jediném projektu

Stu­den­ti zpra­co­va­li kom­plex­ní pro­jekt fi­rem­ní­ho pra­co­viš­tě po­sky­tu­jí­cí­ho in­že­nýr­ské služ­by v ob­las­ti di­gi­tál­ní­ho vý­vo­je vý­rob­ků s vy­u­ži­tím PLM a BIM tech­no­lo­gií. Za­ča­li pro­jek­to­vat na ze­le­né louce a za ně­ko­lik týdnů jsme měli k dis­po­zi­ci jak první in­for­mač­ní mo­de­ly budov, tak první stu­die clou­do­vé­ho pra­co­viš­tě se­stá­va­jí­cí­ho se z dva­cít­ky vir­tu­a­li­zo­va­ných ser­ve­rů ko­mu­ni­ku­jí­cích přes vy­so­ko­rych­lost­ní in­fra­struk­tu­ru.

Škol­ní vir­tu­ál­ní sta­veb­ni­ce ser­ve­ro­vé­ho clou­du a pří­pra­va rodin prvků

Veš­ke­rá 3D data pro­jek­tu byla ná­sled­ně op­ti­ma­li­zo­vá­na po­mo­cí v pro­duk­tech pro ana­lý­zu IoT ko­mu­ni­ka­ce svá­zá­na se služ­ba­mi prů­mys­lo­vých vý­vo­jo­vých PLM ná­stro­jů. Vý­ho­dou škol­ní PLM sta­veb­ni­ce clou­du je pře­de­vším její va­ri­a­bi­li­ta a kom­plet­ní pa­ra­me­t­ri­za­ce, která umožňuje se­sta­vu 19“ rac­ko­vých skří­ní li­bo­vol­ně podle po­tře­by mo­di­fi­ko­vat.

Detail serverového pracoviště v prostředí vizualizačních nástrojů

Vizualizace a virtuální realita

Při­pra­ve­ná data pro­jek­tu byla dále zpra­co­vá­na v naší škol­ní la­bo­ra­to­ři vir­tu­ál­ní re­a­li­ty. Jedná se o menší pra­co­viš­tě, které je vy­ba­ve­no vý­bor­nou 3D tech­no­lo­gií. Prak­tic­ky se opí­rá­me o spo­je­ní osvěd­če­né­ho tan­de­mu Nvi­dia RTX ak­ce­le­rá­to­rů s pro­fe­si­o­nál­ní verzí vir­tu­ál­ní­ho zob­ra­zo­va­če HTC Vive Pro. Po­u­ži­té soft­wa­ro­vé ná­stro­je a služ­by s touto hard­ware plat­for­mou velmi úzce spo­lu­pra­cu­jí.
Již od za­čát­ku ře­še­ní to­ho­to té­ma­tu je si nutné uvě­do­mit, že vi­zu­a­li­za­ce 3D dat a zpra­co­vá­ní 3D dat s vy­u­ži­tím vir­tu­ál­ní re­a­li­ty jsou dva po­měr­ně od­liš­né pro­blémy. Při re­a­li­za­ci vi­zu­a­li­za­ce vzni­ka­jí pře­váž­ně sta­tic­ké ob­ráz­ky nebo ani­ma­ce, které jsou pře­dem vi­zu­ál­ně spo­čí­tá­ny nej­čas­tě­ji po­mo­cí me­to­dy sle­do­vá­ní dráhy pa­prsku (ray­tra­cing).

Polygonální analýza pro 3D akceleraci

Pro­stře­dí vir­tu­ál­ní re­a­li­ty je jiné. Zde mu­sí­me vše kal­ku­lo­vat v re­ál­ném čase s vy­so­kou zob­ra­zo­va­cí frek­ven­cí. Proto je ne­zbyt­né při­stou­pit k ře­še­ní vir­tu­ál­ní stu­die s vy­so­kým stup­něm op­ti­ma­li­za­ce slo­ži­tos­ti mo­de­lu vůči vý­ko­nu po­u­ži­té zob­ra­zo­va­cí tech­no­lo­gie, pře­de­vším pak gra­fic­ké­ho pro­ce­so­ru (GPU). Navíc pre­zen­ta­ce ve vir­tu­ál­ní re­a­li­tě je více než dy­na­mic­ky zob­ra­zo­va­ným po­hy­bem 3D mo­de­lu a pří­sluš­ných kamer při účas­ti osvět­le­ní a ma­te­ri­á­lů. Jedná se prak­tic­ky o apli­ka­ci, která musí pod­po­ro­vat vhod­ný in­ter­fa­ce he­ad­se­tu pro ří­ze­ní po­hy­bu a in­ter­ak­tiv­ní práci ve scéně.

Základní sestava virtuálního headsetu HTC Vive Pro, kterou využíváme ve výuce

Pro co nej­snad­něj­ší zpra­co­vá­ní 3D pro­jek­tů máme v naší la­bo­ra­to­ři k dis­po­zi­ci HW/SW ša­b­lo­nu, která za­hr­nu­je vše po­třeb­né a je vy­u­ži­tel­ná po jed­no­du­ché úpra­vě pro 3D data vy­tvá­ře­ná ve stu­dent­ských pro­jek­tech. Vedle 3D tisku je tak vir­tu­ál­ní re­a­li­ta další vý­bor­nou tech­no­lo­gií, kte­rou lze vy­u­žít pře­de­vším na roz­měr­něj­ších pro­jek­tech pro je­jich vi­zu­ál­ně věr­nou pre­zen­ta­ci.

Vý­stu­py z fi­nál­ní vir­tu­ál­ní stu­die jsou více než skvě­lým ma­te­ri­á­lem pro další práci a ko­mu­ni­ka­ci

Našim stu­den­tům bychom rádi po­dě­lo­va­li za je­jich ak­ti­vi­tu. Více in­for­ma­cí o za­jí­ma­vých pro­jek­tech z výuky mů­že­te najít na www.spszr.cz, v síti Fa­ce­book a In­sta­gram.