Cyfrowe bliźniaki i technologie VR/AR

Ta ostatnia, określana inaczej jako czwarta rewolucja przemysłowa, charakteryzuje zmiany, które zachodzą w zakładach przemysłowych. Przechodzą one metamorfozę, rezultatem której ma być osiągnięcie statusu cyfrowej fabryki. Zakłady takie będą stanowić wysoce zdigitalizowane oraz skomunikowane środowisko, w którym maszyny i inne wyposażenie, na wielu poziomach i w różnym stopniu, będą współpracować. W ten sposób utworzą elastyczny system, który będzie samodzielnie optymalizować swoje funkcjonowanie oraz autonomiczne zarządzać produkcją. Cyfrowe fabryki dzięki temu będą dostosowywać się do zmiennych okoliczności i wymagań. Cyfrowe bliźniaki są narzędziem, które ma duży potencjał, żeby tę przemianę przyspieszyć.

Cyfrowe bliźniaki – wprowadzenie

Zawsze dobrze jest zacząć od definicji opisywanego rozwiązania. W tym przypadku jednak nie jest to proste. Definicja cyfrowych bliźniaków bowiem nie tylko przez lata się zmieniała, lecz również kiedy w końcu przestały być one teoretyczną koncepcją i doczekały się praktycznych realizacji, równocześnie zaczęły obowiązywać jej różne wersje. W pierwszej wzmiance o cyfrowych bliźniakach, w 2003 roku, zaproponowano ogólnie, że powinny się składać z trzech części: produktu fizycznego, produktu wirtualnego i ich połączeń. Kilka lat później NASA podała definicję, według któktórej są to wielofizyczne, wieloskalowe, probabilistyczne, bardzo wierne symulacje, odzwierciedlające stan fizycznego obiektu w oparciu o: dane historyczne, dane z czujników i model fizyczny. Swoje wersje z czasem ogłosiły również firmy technologiczne i analityczne, m.in.: Siemens, ABB, Oracle, Deloitte. Zgodnie z nimi zastosowanie cyfrowych bliźniaków wykracza poza symulację.

Czym są cyfrowe bliźniaki?

W przykładowych definicjach określane są one jako wirtualne reprezentacje fizycznego zasobu, obiektu, systemu, procesu. Wykorzystuje się je do zrozumienia i przewidywania charakterystyk działania ich rzeczywistego odpowiednika. Cyfrowe odwzorowanie należy natomiast rozumieć jako zintegrowany system danych i rozwiązań do ich przetwarzania i prezentacji.

Ostatecznie, by uniknąć niejednoznaczności, organizacja Industrial Internet Consortium zaproponowała ogólną i uniwersalną definicję. Według niej cyfrowy bliźniak to cyfrowa reprezentacja, odpowiadająca atrybutom i zachowaniu dającego się wyodrębnić obiektu (urządzenia, linii produkcyjnej, podsystemu), która spełnia wymagania danego zestawu przypadków użycia, od których zależy stopień skomplikowania odwzorowania. Dlatego implementacje cyfrowych bliźniaków czasem wykorzystują złożone modele obliczeniowe, a niekiedy jedynie niewielki zestaw atrybutów i informacji.

Na podstawie definicji cyfrowe bliźniaki wydają się abstrakcją. W praktyce stanowią jednak realne, kompletne, gotowe do użytku środowiska, złożone z wzajemnie ze sobą powiązanych danych, modeli oraz interfejsów.

Dane, modele, interfejsy

Źródłem danych jest rzeczywisty obiekt, którego wirtualną reprezentacją jest cyfrowy bliźniak. Często wykorzystywane są informacje z całego cyklu życia, od projektu (specyfikacja), przez produkcję (charakterystyki materiałowe, wyniki testów jakościowych), po okres eksploatacji (warunki instalacji, konfiguracja, stan rejestrowany w czasie rzeczywistym oraz jego zapisy archiwalne, historia konserwacji, awaryjności).

Wirtualne bliźniaki wykorzystują modele obliczeniowe i prezentacyjne odzwierciedlające ich fizyczne odpowiedniki do przewidywania stanów operacyjnych i zachowań tych obiektów w świecie rzeczywistym. Można je podzielić na kilka kategorii. Przykład to modele oparte na ogólnych zasadach m.in. fizyki, chemii, inżynierii materiałowej. Cyfrowe bliźniaki bazują również na tych statystycznych oraz opracowanych z wykorzystaniem technik sztucznej inteligencji, na przykład uczenia maszynowego. Ważną rolę odgrywają ponadto modele geometryczne oraz materiałowe. Niezbędne są też te zorientowane na wizualizację.

Do tej kategorii, oprócz modeli 3D, zaliczane są technologie rzeczywistości wirtualnej oraz rozszerzonej. Ich zadaniem jest ułatwienie ludziom zrozumienia stanów operacyjnych albo zachowania obiektów świata rzeczywistego reprezentowanych przez cyfrowe bliźniaki.

Interfejsy są natomiast tym, co odróżnia cyfrowe bliźniaki od "zwykłych" modeli. Udostępniają one dane, umożliwiają wywoływanie poleceń i uruchamianie modeli, generalnie zapewniając łączność i interakcje między odrębnymi wirtualnymi reprezentacjami oraz nimi a innym oprogramowaniem.

Klasyfikacja

Cyfrowe bliźniaki zbudowane z tych komponentów organizują i udostępniają dane, które w powiązaniu z odpowiadającymi im obiektami świata rzeczywistego prezentują z perspektywy systemów produkcyjnych (OT) zamiast tabel w bazach danych systemów informatycznych (IT). Zależnie od wymagań przypadku użycia połączenie pomiędzy wirtualnym bliźniakiem a jego odpowiednikiem w rzeczywiści może być dynamiczne, realizowane w czasie rzeczywistym, a nawet dwukierunkowe. To ostatnie oznacza, że nie tylko dane z czujników i stany operacyjne zasobu są w sposób ciągły przesyłane do cyfrowego bliźniaka, ale zachodzi także łączność w kierunku odwrotnym – instrukcje wynikające z decyzji podjętych w oparciu na symulacjach są przesłane z powrotem do oryginału, gdzie są wykonywane. Wymagania przypadku użycia determinują również poziom abstrakcji oraz stopień złożoności cyfrowych bliźniaków.

W związku z tym można je generalnie podzielić na dyskretne i złożone. Pierwsze odwzorowują pojedyncze obiekty, których nie trzeba dalej dzielić na mniejsze jednostki, jak na przykład silnik, który jako część składowa maszyny może być reprezentowany na poziomie funkcjonalnym jako całość. Drugie, które stanowią zespół wielu dyskretnych cyfrowych bliźniaków, odwzorowują jednostkę składającą się z wielu pojedynczych komponentów. Przykładem jest stanowisko, na którym pracuje kilka maszyn.

Relacje

Między wirtualnymi bliźniakami mogą występować różne związki. Przykładem hierarchicznego jest relacja, w której kilka dyskretnych cyfrowych bliźniaków podzespołów modeluje maszynę, zestaw kilku takich wirtualnych urządzeń odwzorowuje linię produkcyjną, z kolei zbiór kilku cyfrowych ciągów technologicznych reprezentuje całą fabrykę. Związki mogą występować również między wirtualnymi bliźniakami, które się w sobie nie zawierają, ale mimo że są bezpośrednio niezależne, pośrednio łączą je różne zależności. Przykładem są rurociągi transportujące surowiec i linie jego przetwórstwa. Inny typ relacji występuje w grupie urządzeń tego samego albo podobnego rodzaju, tworzących obiekt, dla którego wynik działania jest sumą działań jednostek składowych. Przykład to wiele turbin wiatrowych składających się na farmę wiatrową.

Podsumowując, cyfrowe bliźniaki zapewniają usystematyzowane podejście do komponowania zestandaryzowanych wirtualnych obiektów, składających się z danych, modeli oraz interfejsów, w złożone obiekty. Jest to realizowane w sposób naśladujący analogiczne działania w rzeczywistości.

Projektowanie cyfrowych bliźniaków

W projektowaniu cyfrowych bliźniaków stosuje się różne podejścia. Niekiedy wirtualne repliki powstają w oparciu wyłącznie o modele statystyczne, zwykle najmniej złożone obliczeniowo. Wykorzystuje się również modelowanie bazujące na zależnościach opisujących fizyczne, chemiczne, mikrobiologiczne, fizjologiczne lub inne procesy, które zachodzą w wirtualnie odwzorowywanym obiekcie. Na przykład te w turbinach gazowych charakteryzują równania termodynamiki, hydrauliki, pneumatyki, mechaniki, elektromechaniki, chemii, rozwiązywane z wykorzystaniem m.in. technik obliczeniowej mechaniki płynów. Modele opracowane na podstawie ogólnie obowiązujących zależności zwykle weryfikuje się z wykorzystaniem danych pomiarowych. Alternatywą jest podejście, w którym kluczową rolę odgrywają dane z czujników monitorujących rzeczywisty obiekt. W takim przypadku wprost nie stosuje się powszechnych praw fizyki, chemii ani żadnych innych, w zamian modele cyfrowych bliźniaków opracowując z wykorzystaniem technik sztucznej inteligencji. Przykład to uczenie maszynowe. Bazuje ono na algorytmach samodoskonalących się przez zdobywanie doświadczenia, które w dostarczanych im danych rozpoznają użyteczne wzorce charakteryzujące ich źródło. Dokładność modeli w ten sposób tworzonych zależy od jakości oraz ilości danych treningowych. Dzięki technikom sztucznej inteligencji możliwe jest modelowanie procesów i obiektów, które trudno opisać ogólnymi formułami lub nie zostały jeszcze dobrze zbadane i opisane.

Struktura danych, ich przepływ oraz API

Ważnym zadaniem w projektowaniu cyfrowych bliźniaków jest usystematyzowanie organizacji danych oraz modeli. Trzeba opracować metamodel, definiujący reguły dla modeli w różnych przypadkach użycia. Należy określić mechanizmy strukturyzacji oraz modularyzacji danych i rozwiązania, które umożliwią ich rozszerzenie o nowe informacje udostępniane w cyklu życia pierwowzoru. Potrzebne są standardy dotyczące postaci oraz treści danych, które pozwolą na ich wymianę i mechanizmy dostosowywania do nich dostępnych informacji. Określić trzeba też relacje między danymi w ramach cyfrowego bliźniaka.

Trzeba ponadto zorganizować przepływ informacji. Wymagane są m.in.: mechanizmy odbierania danych z wielu źródeł, ich buforowania i łączenia z innymi. Istotna kwestia to ich synchronizacja. Jest wymagana w przypadku danych, którymi wymieniają się cyfrowe bliźniaki z modelowanym obiektem w obu kierunkach, w jakich informacje między nimi przepływają. Ponadto powinno się zaimplementować mechanizm wymiany danych między cyfrowymi bliźniakami, uwzględniając różne typy relacji, jakie mogą je łączyć.

Ważnym aspektem ich projektowania jest udostępnienie API (Application Programming Interface) dla różnego typu aplikacji, na przykład symulacji w czasie rzeczywistym, aplikacji analitycznych, sztucznej inteligencji, które będą wykorzystywać cyfrowe bliźniaki lub będą przez nie używane. Wymagane jest również API do interakcji z: innymi cyfrowymi bliźniakami, w tym od innych dostawców, z modelowanym obiektem, z innymi źródłami informacji. Projektując API, trzeba zaimplementować mechanizmy: dostępu do danych offline i online, masowej i strumieniowej wymiany informacji, interakcji na poziomie chmury (obsługa komunikacji z chmurą, między chmurami), spełniające standardy interfejsów API, ułatwiających współdziałanie pomiędzy dostawcami.

Komunikacja, instancje, bezpieczeństwo

Niezwykle ważnym aspektem cyfrowych bliźniaków jest komunikacja. Projektując je, należy się zatem skupić na takich kwestiach, jak implementacja mechanizmów jednoznacznej identyfikacji cyfrowego bliźniaka i obiektu, który modeluje w celu nawiązania połączenia między nimi oraz rozwiązań automatycznego wykrywania obiektu oraz innych wirtualnych bliźniaków w sieci. Dostosować się trzeba również, to standardów komunikacji, co zapewni interoperacyjność.

Kolejnym zagadnieniem jest możliwość uruchamiania cyfrowych bliźniaków w różnych środowiskach, w chmurze i lokalnie. Zależy ona od kilku czynników. Najważniejsze są: dopuszczalne opóźnienia i wymagany czas odpowiedzi, interoperacyjność i możliwość integracji z innymi systemami, stopień skomplikowania i wymagana moc obliczeniowa. Mechanizm, który trzeba w tym celu zaimplementować, obejmuje zatem rozpoznawanie cyfrowych bliźniaków uruchamianych w różnych środowiskach i komponowanie z nich złożonych modeli. Trzeba ponadto zapewnić wsparcie dla wielopostaciowych modeli, co praktycznie oznacza, że można uruchamiać jednocześnie wiele ich instancji. Jedna z nich przeważnie jest nadrzędną, przechowywaną w repozytorium. Pozostałe są dostosowane do różnych aplikacji, na przykład pracy w trybie offline do celów symulacji lub działania online w zadaniu zdalnego monitorowania.

Trzeba również zadbać o cyberbezpieczeństwo wirtualnych bliźniaków. W tym celu należy zaimplementować: mechanizmy kontroli dostępu do cyfrowych bliźniaków, w obrębie tych dyskretnych, jak i tych, które są z nich skomponowane, w tym tych od różnych dostawców, zabezpieczenia interakcji z odpowiednikiem w rzeczywistości, mechanizmy potwierdzania autentyczności danych, rozwiązania w zakresie bezpiecznej instalacji i aktualizacji.

Przypadki użycia

Podejmuje się liczne próby standaryzacji cyfrowych bliźniaków – na przykład na początku tego roku organizacja IPC ogłosiła wydanie IPC-2551, międzynarodowego standardu dla cyfrowych replik. Usystematyzowanie stawianych im wymogów, środków do ich spełnienia oraz dobrych praktyk z pewnością ułatwi ich projektowanie i zwiększy interoperacyjność. Szczegóły ich implementacji zależą jednak zawsze od wymagań oraz potrzeb danego przypadku użycia. Przykładów tych w przemyśle, w zastosowaniach automatyki poza przemysłem, na przykład w automatyce budynkowej i wielu innych dziedzinach (m.in. medycynie), można podać wiele. Dalej przedstawiamy wybrane z nich.

Jedną ze sztandarowych aplikacji cyfrowych bliźniaków w przemyśle jest wirtualne prototypowanie – zanim podejmie się decyzję o zbudowaniu fizycznego prototypu, tworzy się jego cyfrowy model. Można go wirtualnie testować i ulepszać, nie ponosząc strat, gdy nie spełnia wymagań i potrzebne są dalsze poprawki. Cyfrowe repliki pozwalają też projektować różne wersje produktu. Wirtualnie można oprócz tego sprawdzić ich wykonalność przed wprowadzeniem do produkcji, rozwiązując zawczasu zidentyfikowane problemy, które w rzeczywistości mogłyby zatrzymać cały proces. Testuje się również, jak różne zmiany w jego projekcie mogą wpływać na przebieg, wydajność, jakość, koszty produkcji. Kolejnym zastosowaniem jest poprawa wydajności hal produkcyjnych oraz linii technologicznych. W tym celu ich cyfrowe bliźniaki uruchamia się wirtualnie, zmieniając warunki, wymagania, konfiguracje ciągów technologicznych, ustawienia maszyn.

Optymalizacja i śledzenie zasobów

Cyfrowe bliźniaki hal, linii i całych zakładów produkcyjnych wykorzystuje się także, żeby optymalizować te obiekty pod różnymi kątami. Przykładowo pozwalają ocenić sprawność energetyczną i przetestować sposoby na jej poprawę. Ponadto umożliwiają analizę stanu zasobów (narzędzi, maszyn, innego wyposażenia) i prognozować, jak długo będą się nadawać do użytku, zależnie od warunków eksploatacji i uwzględniając typowy dla nich postęp zużycia. Ułatwia to planowanie konserwacji. Odpowiednie moduły cyfrowych bliźniaków prognozują też awarie, zapobiegając nieplanowanym przestojom.

Kolejnym zastosowaniem cyfrowych modeli jest śledzenie zasobów. Jest przydatne szczególnie w rozległych obiektach, takich jak zakłady przemysłowe i szpitale, w których sprzęt produkcyjny i medyczny dostępny dla wszystkich pracowników często trudno jest zlokalizować, zwłaszcza gdy jest potrzebny nagle. W takim przypadku, dysponując wirtualnym modelem budynku oraz jeśli w sprzęt wbudowano czujniki IoT komunikujące się z cyfrowym bliźniakiem, łatwo jest poszukiwany sprzęt odnaleźć. Dodatkowo można, jeżeli na przykład wymaga tego alarmowa sytuacja, wyznaczyć najkrótszą trasę dotarcia do niego albo powiadomić osoby znajdujące się najbliżej. W ramce przedstawiamy przykłady wykorzystania cyfrowych bliźniaków także poza przemysłem.

Czym jest XR?

W tytułowym pytaniu został użyty skrót stosowany dla terminu eXtended Reality. Jest to ogólne pojęcie, które oznacza zbiór technologii łączących środowisko cyfrowe z rzeczywistym oraz umożliwiające w tym wirtualnym interakcję człowiek-maszyna. Jest ono szerokie, ponieważ obejmuje trzy różniące się, choć zarazem wzajemnie zazębiające się technologie. Chodzi o: rzeczywistość wirtualną (VR), rozszerzoną (AR) oraz mieszaną (Mixed Reality, MR).

W pierwszej użytkownicy mają dostęp do całkowicie sztucznego, cyfrowo wygenerowanego środowiska, będąc jednocześnie odciętymi od prawdziwego otoczenia. Wgląd w wirtualną rzeczywistość zapewnia im kask z wbudowanym wyświetlaczem, z kolei interakcję z nią umożliwiają różnego typu kontrolery.

Druga z wymienionych technologii umożliwia "nałożenie" treści generowanych cyfrowo na rzeczywisty obraz. Jest to realizowane w różny sposób, w zależności od tego, z jakiego sprzętu korzystają użytkownicy. Na przykład mobilne aplikacje rzeczywistości rozszerzonej rejestrują obrazy świata rzeczywistego za pomocą aparatu w smartfonie. Następnie nanoszą na nie wirtualne obiekty. Użytkownik może ich połączenie oglądać na ekranie smartfona. Technologia AR jest też dostępna za pośrednictwem okularów i kasków podobnych do tych VR. Zamiast jednak w pełni wirtualnego środowiska wyświetlają one przed oczami użytkownika dane cyfrowe nałożone na widok rzeczywisty. Wraz z upowszechnianiem się smartfonów to rozwiązanie traci jednak na popularności, natomiast sama technologia AR staje się najbardziej dostępną formą XR.

Rzeczywistość mieszana natomiast zapewnia podgląd oraz interakcję ze środowiskiem wirtualnym, nałożonałożonym jednak na świat rzeczywisty. MR jest więc bliższa VR niż rzeczywistości rozszerzonej, z drugiej strony jednak inaczej niż rzeczywistość wirtualna nie odcina użytkowników całkowicie od realnego otoczenia.

Z wymienionych technologii najbardziej zaawansowanych rozwiązań sprzętowo-programowych wymaga wirtualna rzeczywistość. Dalej przedstawiamy różne aspekty procesu projektowania sprzętu VR.

Projektowanie sprzętu VR

Jedną z pierwszych decyzji projektowych jest liczba stopni swobody zestawu VR – z technicznego punktu widzenia jest to parametr mający największy wpływ na stopień skomplikowania sprzętu i oprogramowania, a zatem czas wprowadzenia na rynek i koszty. Generalnie zestawy VR mają 3 albo 6 stopni swobody, co oznacza, że tyle różnych osi jest jednocześnie śledzonych w celu wykrycia położenia oraz ruchu urządzenia. Dostępna jest szeroka gama czujników MEMS, akcelerometrów i żyroskopów, zintegrowanych po kilka w jednej obudowie, by śledzić ruch wielokierunkowo, zaś ich cena ciągle maleje dzięki ich rosnącej popularności w elektronice użytkowej. Pomimo to pod względem sprzętowo-programowym zestawy VR z 6 stopniami swobody, wymagające dodatkowych czujników, zwykle optycznych, oraz większej mocy obliczeniowej, są generalnie bardziej skomplikowane i droższe. Dlatego trzeba się dobrze zastanowić, czy wymagane jest śledzenie aż 6 osi – w niektórych przypadkach wystarczy obserwacja ruchu w 3. Dotyczy to aplikacji, w których nie jest konieczne wywołanie w użytkowniku wrażenia, że w pełni zagłębił się w wirtualnej rzeczywistości. Do takich zaliczają się te, w których z zestawu VR korzysta się na siedząco, na przykład symulatory jazdy, lotu, sterowania. Sześć stopni swobody jest z kolei wymaganych w śledzeniu bezwzględnego ruchu użytkownika w przestrzeni 3D. W takim przypadku może się on dowolnie poruszać, mając przy tym wrażenie, że jest obecny w wirtualnej rzeczywistości całym ciałem. Możliwość m.in. schylania się, obchodzenia obiektów dookoła, kucania, spoglądania na obiekty z góry oraz od dołu sprawdza się szczególnie w takich aplikacjach, jak wirtualne szkolenia, w których pracownik zdalnie odwiedza fabrykę, chodząc po jej cyfrowej replice, aby zapoznać się z wyposażaniem i planem budynku.

Techniki śledzenia

Kluczowym etapem tworzenia aplikacji oraz urządzeń do obsługi wirtualnej rzeczywistości jest zaprojektowanie systemu śledzenie pozycji i ruchu użytkowników. W tym zakresie stosuje się zazwyczaj jedno z dwóch podejść, wykorzystując czujniki różnych typów. W pierwszym rozwiązaniu (outside-in) ruch hełmów VR jest śledzony przez czujniki rozmieszczone w pomieszczeniu. Tę konfigurację wyróżnia większa dokładność i mniejsze opóźnienia, co sumarycznie poprawia wrażenia użytkowników. Z drugiej strony jednak są oni śledzeni dopóty, dopóki znajdują się w zasięgu czujników – gdy tylko znajdą się poza nim albo coś ich przesłoni, przestają być śledzeni, co skutkuje nagłym, dezorientującym opuszczeniem wirtualnej rzeczywistości.

W alternatywnej konfiguracji (inside-out) czujniki są umieszczone na hełmie, którego pozycja powinna być śledzona i odwzorowywana w wirtualnej rzeczywistości. Jej zmiany odnosi się względem otoczenia, wykorzystując w tym celu znaczniki w nim rozmieszczone, chociaż w niektórych systemach nie są one niezbędne. Zaleta tego rozwiązania to możliwość swobodnego przemieszczania się, nieograniczona przestrzenią w polu widzenia czujników, natomiast nie dorównuje pierwszej konfiguracji dokładnością ani opóźnieniem i wymaga większej mocy obliczeniowej lokalnie, w kasku VR. Ważnym aspektem projektowym jest rozmieszczenie czujników na hełmie i kontrolerach, którymi posługują się użytkownicy. Konstrukcja tych ostatnich powinna zapewniać pełną swobodę ruchu. Projektując je, trzeba uwzględnić też wymagania ergonomii.

Mobilność, materiały konstrukcyjne

Na etapie projektowania należy również zdecydować, w jakim stopniu dany zestaw VR będzie przenośny. Jeśli wymagana jest duża mobilność, na przykład konieczne jest przechodzenie między pomieszczeniami, oczywiście nie można polegać na mocy obliczeniowej zewnętrznych urządzeń ani łączyć się z nimi kablami. W zamian korzystać trzeba z komunikacji bezprzewodowej, co powoduje, że należy liczyć się z opóźnieniami, przynajmniej do czasu spopularyzowania się łączności 5G, oraz opierać się na lokalnej mocy obliczeniowej i zasobach pamięci.

Kolejna ważna kwestia to wybór materiałów do wykonania sprzętu VR. Wpływają one na jego właściwości użytkowe, na przykład ergonomię i trwałość, i ogólne wrażenia użytkownika, na przykład dotykowe. Ich wybór warunkują poza tym kwestie techniczne – przykładowo okienka czujników muszą przepuszczać promieniowanie o określonej długości fali, jak podczerwień, zaś pozostałe blokować. Powierzchnie kontaktowe powinny także charakteryzować się odpowiednimi właściwościami termicznymi, by nadmiar ciepła generowany w związku z dużą mocą obliczeniową był rozpraszany do otoczenia, a nie oddawany do ciała użytkownika. Przy zmianach temperatury nie mogą się także zmieniać wymiary elementów, w przypadku których pogarszałoby to jakość obrazu.

Technologie XR w przemyśle

Przykładem zastosowania wirtualnej rzeczywistości, w którym jako alternatywa dla tradycyjnych metod może ona przynieść spore wymierne korzyści, są szkolenia. Oszczędności, jakie zapewnia trenowanie w środowisku cyfrowym zamiast w rzeczywistym, można uzyskać na kilka sposobów. Przykładowo możliwość wprowadzenia pracowników w zasady pracy na danym stanowisku w wirtualnej rzeczywistości pozwala w tym czasie nie blokować tego rzeczywistego, gdzie inni pracownicy mogą kontynuować pracę. Poza tym jest to bezpieczniejsza forma szkolenia na stanowiskach pracy niebezpiecznej – lepiej, żeby zamiast zdobywania doświadczenia w warunkach wysokiego ryzyka personel uczył się i podejmował decyzje w fizycznie dla niego bezpiecznym środowisku VR. Szkolenia i zwiedzanie w wirtualnej rzeczywistości usprawniają także proces wdrażania pracowników do pracy w nowym zakładzie, którego rozkładu ani wyposażenia nie znają. Co więcej, dysponując cyfrowym bliźniakiem fabryki, można w wirtualnej rzeczywistości oprowadzać po niej personel w czasie, kiedy sam obiekt fizyczny jeszcze nawet nie został zbudowany. Znacząco przyspiesza to uruchomienie w nim produkcji, gdy wreszcie zostanie oddany do użytku.

Wspólne projektowanie to kolejne zastosowanie wirtualnej rzeczywistości. VR ma potencjał, by znacznie usprawnić oraz przyspieszyć opracowywanie projektów dzięki temu, że pozwala na współpracę ekspertów z różnych dziedzin, którzy mogą w danym czasie przebywać nawet w różnych częściach świata, jednocześnie wymieniając się pomysłami we wspólnej cyfrowej przestrzeni projektowej, bez konieczności komunikowania się ze sobą w tradycyjny, czasochłonny sposób.

Rzeczywistość rozszerzona jest z kolei przydatna m.in. w nawigacji. Wirtualne obiekty nakładające się na rzeczywisty świat mogą wyświetlać wskazówki i kierować ludzi do lokalizacji. Podobnie zapewnia ona dostęp do instrukcji podczas wykonywania zadań przez ich wyświetlanie krok po kroku lub możliwość zdalnej współpracy z ekspertami przekazującymi wskazówki nanoszone na rzeczywiste obiekty. Dzięki temu pracownicy nie muszą się odrywać od wykonywanych zadań, by szukać potrzebnych informacji, na przykład na komputerze. Znacznie przyspiesza to takie zadania, jak m.in. naprawy, konserwacja, inspekcja jakości.

Monika Jaworowska