家ビジネス産業用IoT向けの拡張現実アプリの構築方法

産業用IoT向けの拡張現実アプリの構築方法

2024

エンタープライズ拡張現実（AR）には、さまざまな企業や業界にアプリケーションがあります。マーケティング担当者と営業担当者は、ARを3D eコマースツールとして使用して、実空間の顧客向けに製品をモデル化できます。外科医は、ARメガネをかけてヘッドアップディスプレイで患者データとオーバーレイ図を取得し、手技中に手を自由に保つことができます。しかし、製造業が多い企業にとって、最も大きな変化をもたらすARの使用例は、産業用モノのインターネット（IoT）です。

工場の現場作業員と技術者は、3D ARモデリングをさまざまな方法でIoTセンサーからのリアルタイムデータと組み合わせて活用できます。スマートフォン、タブレット、またはエンタープライズARヘッドセットでARアプリを使用することで、作業者は接続されたデバイスの問題を監視し、到達が困難または危険な場合があるマシンを検査するよりもはるかに簡単に定期的なメンテナンスを実行できます。また、Google Glass EnterpriseやMicrosoft HoloLensなどのARヘッドセットは、機械を組み立てて操作するための没入型の段階的なオンライントレーニングとチュートリアルを表示できます。エンジニア、プラントマネージャー、または複雑な機械（自動車の組み立てライン、石油とガスの配管、ジェットエンジンなど）を扱う人にとって、エンタープライズARは産業労働者の仕事のやり方を再定義します。

企業にとって難しいのは、従業員と毎日作業している産業用IoTデバイスの固有のニーズに合わせてARエクスペリエンスを作成することです。エンタープライズソフトウェア会社PTCは、この分野で豊富な経験を持っています。 PTCは、以前Qualcommが所有していた人気のあるAR開発プラットフォームであるVuforiaと、主要なIoT開発プラットフォームであるThingWorxの両方を所有しています。

PTCは過去数年間、2つのプラットフォームを構築し、エンドツーエンドのAR IoTパイプラインを構成する多くのツールに統合してきました。このソリューションは、企業のハードウェア、ソフトウェア、クラウドインフラストラクチャのニーズに応じて完全にカスタマイズできます。 PCMagは、PTCのThingWorxプラットフォームのエグゼクティブバイスプレジデントであるマイクキャンベルと会い、ThingWorxとVuforiaがどのように連携しているかを分析しました。 Campbellは、企業が既存のデータとデバイスをすべてARアプリに組み込む方法を説明しました。また、同社が最近立ち上げたThingWorx StudioがVuforiaのAR開発機能と産業IoT用の3Dモデリングツールをどのように融合しているかを示しました。

1 IoTへのARの導入

最近リリースされたPTCの産業IoTプラットフォームの最新バージョンであるThingWorx 8では、VuforiaのARアプリ開発機能の多くを直接ThingWorxに導入しました。 ThingWorx Studioの無料トライアルプログラムを通じて、PTCは2, 000を超える参加企業にThingWorx内のネイティブのARオーサリングおよびパブリッシング環境へのアクセスを許可しました。この機能を試験運用している企業には、テスラ、トヨタ、フォルクスワーゲンなどの自動車メーカー、Caterpillar、John Deereなどの重機メーカー、技術とコンサルティングの巨人、さらにはNASAと米軍が含まれます。

「これは誰でも使用できる機能です」とPTCのキャンベルは述べています。「これをThingworx Studioに配置しました。したがって、三脚のARエクスペリエンスを作成する場合、ワイヤーフレームビューのように見える三脚のターゲットを作成し、それに対して必要なものを作成できます。ドラッグアンドドロップ、ブーム、 ARがあります。」
2データの柔軟性

Thingworx StudioはAR専用に設計されていますが、企業は既存の3D資産を再利用できるため、工場の既存のすべての機械をIoTエコシステムに簡単に接続できます。プラットフォームは、既存のクラウドデータソースも処理でき、ネイティブクラウドIoT統合をAmazon Web Services（AWS）、Microsoft Azure、およびGE Predixとパックします。

「工場内のすべての機械と部品は、製造前にCADでモデル化されていました。そのCADを使用して、顧客コンポーネントのカタログを再利用できます。3Dデータはどこから来ても再利用できます」とキャンベルは言います。

「すべてのコントローラー、センサー、ゲートウェイからデータを簡単に取得することもできます。すべてのマシンには独自のプロトコルと言語があります。そのため、これらすべてのマシンと通信できるテクノロジーを取得して統合しました。数千台のマシンで使用されている150種類以上のプロトコルにより、工場に足を踏み入れて1時間以内にThingworxにデータを取り込むことができます。マシンに貼り付けることができる小さな金属製のホッケーパックのようなデバイスがあります。、振動、温度などのデータをThingWorxに送信し始めます。」

3段階的な手順

複雑なシステムを組み立て、分解、検査、および保守するためのガイド付きARの指示は、産業用IoTの主要なアプリです。また、反復可能で標準化できるタスクです。 ThingWorx 8では、PTCは、リモート資産の監視やリアルタイムの生産パフォーマンスの管理などの一般的な産業タスク向けに、ThingWorx Controls Advisor、ThingWorx Asset Advisor、およびThingWorx Production Advisorの3つのビルド済みアプリもリリースしました。

キャンベルは、特定のマシンの独自のメカニズムを尊重しながら、繰り返し可能なステップバイステップの手順を作成する方法を説明しました。また、ThingWorxは今後数か月でCADベースの追跡の展開に取り組んでおり、モデルを固定するためにARレンズの前に物理マーカーを配置する必要性を排除していると述べました。

「IoTデータを組み込んだ段階的な手順を再利用し、PowerPointアニメーションのように動作するツールを使用してクラウド経由で利用できるようにすることができます」とCampbell氏は述べています。「何かをつかみ、好きな場所にドラッグし、スナップショットを撮ります。その後、指示を作成するときに、ネジを反時計回りに回転させてスライドさせる事前パッケージアニメーションで「これを外します」などを指定できます。」

「そこにはインテリジェンスが組み込まれているので、ドラッグアンドドロップだけではありません」とキャンベルは続けました。「運動学にも敬意があります。そのため、何かを設計するとき、これは特定の種類のジョイントまたはスライダーであり、それも尊重することを指定します。トレーニング環境では、これらの同じ概念を採用しています。製造と検査-そして、「これらの3本のワイヤをここ、ここ、ここに接続する必要がある」というオーバーレイが目の前に表示されるため、回路図を見る必要のない方法で物事をまとめることができます。

4ネイティブ異常検出

ネイティブな異常検出とは、IoTデバイスでのリアルタイム分析を意味し、エンジニアまたは検査員が予測メンテナンスを実行するのに役立ちます。たとえば、ThingWorx Asset Advisorアプリは、物理資産をリアルタイムでリモート監視して、異常を自動的に検出し、アラートをトリガーして効率と品質を向上させます。

「つまり、工場でマシンを接続しました」とキャンベルは言いました。「できることは、Thingworxに「正常なものを学ぶ」と伝えることです。そうすれば、何かが正常でない場合、何らかのイベントをトリガーし、ARアプリで、または統合ビジネスシステムの1つで直接アラートをポップアップします。」

5デジタルツインの作成

ネイティブの異常検出の概念は、工場フロアまたは生産中のマシンの「デジタルツイン」のアイデアにも考慮されます。 ARを産業用IoTに導入する最も強力な機能の1つは、物理マシンのデジタル表現を作成する機能です。キャンベルは、ThingWorx Studioでデジタルツインを作成して、そのマシンのリアルタイムIoTデータを取り込む方法を説明し、オートバイの3Dモデルでデモを行いました。

「工場に物理的なマシンがあります」とキャンベルは言いました。「ThingWorxでできることは、それと同等のデジタル機能を作成することです。CRMシステムでアクションを開始するなどのビジネスシステムを調整するか、影響を与えるものをトリガーすることで、製品自体。」

「ThingWorx Studioでは、ここにリソースがあり、中央にパレットがあり、右側にプロパティがあります。バイクの3Dモデルを配置して、ARエクスペリエンスをオーサリングできます」と彼は説明しました。「仮想ゲージを配置し、ステップバイステップの手順を適用し、3DビューとiPad画面で表示される2D環境を切り替えることができるボタンを使用して利用できるようにします。その後、数字のないゲージを表示する代わりに、ThingWorxからのデータに表示される値を実際に結合して、バッテリーデータ、オイルレベル、タイヤ空気圧、温度をすべてリアルタイムで表示するこのデジタルツインを作成します。」

6複合現実コンテンツの作成

開発者とARコンテンツ作成者にとって、Vuforiaの価値は、あらゆるフォームファクターのエクスペリエンスを作成できることです。 ThingWorx Studioを介して利用できるこのプラットフォームは、Android、iOS、Windows 10、Microsoft HoloLens、より広範なWindows Mixed Realityエコシステム、およびODGやVuzixが提供するエンタープライズARメガネなどの他のデジタル眼鏡デバイス向けのAR IoTアプリをサポートするようになりました。

特にキャンベルは、Microsoft HoloLensを、ThingWorxおよびVuforiaで作成された種類のエンタープライズコンテンツおよびIoTアプリの強力な媒体として検討しました。 HoloLensを身に着けて自分の目で確かめてみたところ（以前のスライドを数枚撮影）、HoloLens固有のジェスチャコントロールと視覚的指示を備えた同じARオートバイモデルが目の前にありました。 Campbellは、ジェネレーター内のすべてのコンポーネントをまとめて分解できるデモもロードしました。

「私たちは、HoloLensとこれらすべてのデバイスで産業企業の3Dコンテンツを解き放ちたいと思います」とキャンベルは言いました。「Caterpillarジェネレーターのエアフィルターを交換するための拡張された作業指示書をご覧ください。これらの種類のインタラクティブなトレーニングとサービスのユースケースは、マーケティングと販売（このジェネレーターの外観と私の作業現場での適合性）から操作方法にまで及びますそれを修理し、その発電機を初めて構築します。それを分解して、エアタップで元に戻すことができます。」

「Microsoftのスタッフは、問題があるため、私たちがやっていることに興奮しています。彼らはこれらの素晴らしい新しいデバイスを手に入れましたが、彼らのためにコンテンツを作成するという課題は残っています」とキャンベルは続けました。「だから彼らは3Dペイントとこれらすべてを導入しました。PTCの観点から見ると、それは単なるハードウェアです。ソフトウェアとそのソフトウェアを動かすプラットフォームを提供することはすべてです。 iPhone、iPad、Androidデバイス、それは重要ではありません。私たちはすべて、そのコンテンツを公開することを愚かでシンプルにすることについてすべてです。」
7すべてをまとめる

産業用IoTの最大の課題の1つは、企業規模でデータを標準化することです。大企業や製造業では、これらのIoTエンドポイントを既存のすべてのシステムに接続し、データパイプラインを設定して、そのデータすべてに対してアクションを実行する必要があります。そうでなければ、ARエクスペリエンスは具体的な価値に結び付けられず、ビジネスにROIをもたらすことはできません。

ThingWorxなどのプラットフォームの場合、ハードウェア、ソフトウェア、およびデータ統合を統合して、すべての企業がニーズに合わせてカスタマイズできる包括的なソリューションを実現します。産業用IoTとARが連携するためには、ビジネスのために手作業の複雑さをすべて取り除くツールが必要です。

「あなたが何も持っていないなら、私たちは上から下へのスタックを持っている」とキャンベルは言った。「既にセンサーが搭載されたマシン、テレマティックスを備えたデバイス、またはAzureまたはAWSを使用してクラウドに製品データを既に持っている場合、ビジネスインサイトと特定のユースケースを推進するための支援をいたします。」

「私たちが発見しているのは、ARが新しいコミュニケーション手段、新しい言語、新しいコミュニケーション手段であるということです」とキャンベルは続けました。「デスクトップアプリ、ウェブアプリ、モバイルアプリの構築方法は知っていますが、ARアプリの構築方法は誰も知りません。まったく新しい世界です。すばやく反復できる必要があります。 ThingWorx Studioツールを使用すると、それらのものをすばやく処理し、テストし、最適化することができます。」