Mein Name ist Anton Fedoseev, ich bin Entwickler einer AR-Plattform für Videokonferenzen, die von unseren Produktionsstätten verwendet wird. Wir haben einen Service gestartet, über den unsere Mitarbeiter per Video mit Kollegen aus anderen Regionen kommunizieren, Online-Konsultationen von Experten - Geräteherstellern (auch aus anderen Regionen) - erhalten und das Unternehmen für einen Videoanruf zwischen 500.000 Rubel und mehreren Millionen sparen kann.
Woher kamen diese Einsparungen, was ist die Besonderheit bei der Nutzung eines solchen Dienstes in Industrieanlagen, warum wir mit vorhandenen Analoga auf dem Markt nicht zurechtgekommen sind und wie wir unser Produkt hergestellt haben - ich werde es Ihnen unter dem Strich sagen.
Ein bisschen Geschichte
Das AR-Projekt startete bei SIBUR im Januar 2018, gleichzeitig mit dem Beginn der aktiven Arbeit an der Integration des Industrie 4.0-Konzepts in verschiedene Produktionsszenarien in unseren Werken. Zu diesem Zeitpunkt hatte SIBUR bereits eine Reihe von Fällen im Zusammenhang mit der Reparatur von Industrieanlagen analysiert, und das Unternehmen überlegte, wie die Kosten für die Gewinnung externer Spezialisten von Lieferanten dieser Geräte- und Dienstleistungsunternehmen gesenkt werden könnten, indem ihre persönlichen Besuche durch Konsultationen zur Audio- und Videokommunikation ersetzt wurden.
Im selben Jahr testeten wir die Technologie der Fernwartung mit AR-Brillen unter Verwendung einer Reihe von auf dem Markt verfügbaren Lösungen und erarbeiteten grundlegende Szenarien für die Anwendung einer solchen Technologie, um die wirtschaftlichen Auswirkungen ihrer Implementierung zu berechnen. Wir haben erkannt, dass ein solches Projekt aus technischer Sicht sowohl zweckmäßig als auch machbar ist. Und unsere Tobolsk-Unternehmen wurden zum Testgelände.
Wir haben unser Produkt „AR Remote Expert“ genannt. Im Jahr 2019 wurden mit Hilfe unseres "Remote Expert", der noch an der temporären Software eines Partners arbeitete, mehr als 300 Videoanrufe getätigt. In all diesen Fällen haben Ausrüstungslieferanten, interne Experten, Vertreter von Bauunternehmen alle erforderlichen Informationen über den AR-Dienst übertragen oder erhalten. ohne zu unserer Produktion zu kommen. Im Juni 2020 begann SIBUR mit der aktiven Bereitstellung einer eigenen AR-Plattform für die Fernwartung und -reparatur von Industrieanlagen.
Was ist der AR-Fernwartungs- und Reparaturservice?
Unser AR-Service ist einfach zu bedienen und umfasst im Allgemeinen zwei Hauptkomponenten: Augmented-Reality-Brillen RealWear und Epson (je nach Umgebungsbedingungen, dazu später mehr) und SIBURs eigene mobile Medienplattform, die auf dem in sie integrierten Android-Betriebssystem basiert. entwickelt in Zusammenarbeit mit G-Core Labs. Mit der Plattform können Sie den gesamten Wartungs- und Reparaturprozess vollständig digitalisieren, HD-Sendungen organisieren, WebRTC und eine vollwertige Kommunikationsplattform verwenden, um die effektive Interaktion eines Spezialisten vor Ort mit einem Remote-Experten zu ermöglichen. Die gesamte Steuerung erfolgt per Spracheingabe, die Hände der mit der Installation arbeitenden Person bleiben völlig frei.
Ein Vertreter eines Industrieausrüstungslieferanten oder eines internen SIBUR-Experten steht in Kontakt mit dem Werksspezialisten, der einfach einen Link zu seiner persönlichen E-Mail erhält und Videokonferenzen in einem beliebigen Browser (Chrome, Edge, Mozilla, Safari usw.) auf einem beliebigen Gerät startet inkl. Tablet und Smartphone.
Es müssen keine speziellen Anwendungen oder Programme installiert werden.
SIBUR ist ein geografisch verteiltes Unternehmen. Unsere Unternehmen sind in mehr als 20 Regionen in ganz Russland (und nicht nur) tätig, vom europäischen Teil des Landes bis nach Sibirien und Fernost. Manchmal liegen Tausende von Kilometern zwischen der Anlage und einem qualifizierten Experten, der die Wartung oder Reparatur einer bestimmten Ausrüstung verwalten kann. Zum Beispiel dauert es 7 bis 9 Stunden, um von einem Unternehmenszentrum in Moskau zu einem Objekt in Sibirien zu gelangen - während dieser Zeit kann sich alles zum Guten und zum Schlechten ändern. Und wenn der Experte nicht in Moskau, sondern in einem anderen Land ist? Die Fabriken betreiben sowohl russische Anlagen als auch Geräte amerikanischer, japanischer, europäischer und asiatischer Hersteller. Wir berücksichtigen auch, dass Sie manchmal eine Geschäftsreise arrangieren müssen - ein Visum beantragen. Es sollte hier vermerkt werdendass eine persönliche Beratung mit einem Spezialisten nicht billig ist: Dies sind Reisekosten, die Kosten für die Bezahlung eines vollen Arbeitstages von Experten oder sogar mehrere Tage (die stündliche Abrechnung funktioniert nicht in einem persönlichen Format). Eine solche Beratung kann ein Unternehmen mehrere hunderttausend bis eine Million Rubel kosten. Und was ist, wenn Quarantänebeschränkungen, Grenzschließungen und die Aussetzung internationaler Flüge wieder erfolgen? Aus diesem Grund war der Start der AR-Plattform für Remote-Beratung für uns sehr relevant.Grenzschließung und Aussetzung internationaler Flüge? Aus diesem Grund war der Start der AR-Plattform für Remote-Beratung für uns sehr relevant.Grenzschließung und Aussetzung internationaler Flüge? Aus diesem Grund war der Start der AR-Plattform für Remote-Beratung für uns sehr relevant.
AR-Service: notwendige Funktionalität und wie wir sie implementiert haben
Das Hauptszenario für die Nutzung unseres Dienstes sind Gruppenvideoanrufe. Um die Belastung des Netzwerks zu verringern und die Qualität des übertragenen Videos zu verbessern, verwenden wir einen Medienserver. Der im Projekt verwendete Medienserver ermöglicht das Duplizieren des eingehenden Medienstroms für mehrere Clients und das Anpassen an den Kommunikationskanal jedes Clients. Außerdem können Sie Live-Vorschauen von Benutzern erstellen, ohne dass Videos anderer Clients in voller Größe auf den Client übertragen werden müssen. Für die Gruppenarbeit von Clients auf Basis des Medienservers werden Tools wie Zoomen und Aufzeichnen implementiert.
Wenn sie "Videokonferenzen" sagen, steht jeder für Skype oder Zoom. Wir arbeiten jedoch mit Schnittstellen und Dokumenten, und in der Produktion arbeiten wir mit Geräten. Daher benötigen wir freie Hände, um die Prozesse zu demonstrieren. Die Umgebung selbst ist ebenfalls anders - das Kommunikationswerkzeug sollte keinen Funken verursachen.
Um die Hände eines Spezialisten "vor Ort" zu befreien, bietet die Plattform die vollständige Sprachsteuerung von AR-Brillen: Auf Befehl werden diese aktiviert, starten die Fernübertragung, zeichnen Videos auf und machen hochauflösende Fotos. Nach Beendigung der Sitzung werden die Konsultationsdatensätze auf dem Unternehmensserver gespeichert. Zu Beginn der Sitzung werden auf dem Mikrodisplay der Brille der Name und die Insignien des verbundenen Experten, Indikatoren für die Qualität der Netzwerkverbindung und den Batteriestand angezeigt.
Bei starkem Frost arbeiten die Gläser 2 Stunden lang reibungslos. Und hier kehren wir zum Thema Funken zurück. An unseren Produktionsstandorten verwenden wir Geräte, die für den Betrieb in einer gasgefährdeten Umgebung ausgelegt sind - dies ist RealWear. Für Arbeiten in Reparaturwerkstätten können staub- und feuchtigkeitsbeständige Geräte im Industriedesign verwendet werden. Hier verwenden wir Epson-Geräte.
Über das Bild
G-Core Labs half uns bei der Entwicklung der Medienplattform. Ein stabiles und klares Bild, die Fähigkeit, auch kleine Details der Ausrüstung zu sehen - all dies war für uns sehr wichtig. In dieser Hinsicht haben wir das Standardverhalten der WebRTC-Bibliothek geändert, bei dem sich die Bildqualität verschlechtert, wenn die Geschwindigkeit der Verbindung zum Netzwerk abnimmt, die Bildrate jedoch erhalten bleibt. In unserem Fall ist die Qualität des Bildes entscheidend, auch wenn es zu Verzögerungen bei der Übermittlung des Videostreams kommt. Wenn die Verbindung vollständig ausfällt, hat unsere Plattform Vorrang vor der Aufrechterhaltung der Audioverbindung mit dem Betreiber.
Neben einem qualitativ hochwertigen Bild brauchten wir auch Augmented Reality - Eingabeaufforderungen, Benachrichtigungen. Mit Hilfe eines virtuellen Zeigers, der auf dem Mikrodisplay der Brille angezeigt wird, kann ein Mitarbeiter des Ausrüstungslieferanten die Aktionen eines Spezialisten von der Anlage aus steuern und angeben, wo er suchen muss, was er drehen und wo er steuern muss. Chat- und Versandaufkleber sind ebenfalls in die Funktionalität der AR-Plattform integriert. Letztere werden beispielsweise benötigt, wenn mit der Verbindung etwas nicht stimmt. In diesem Fall sendet der Remote-Experte Signalaufkleber - zum Beispiel ein "Häkchen", wenn alles richtig gemacht wurde, oder "Stopp", wenn Sie Aktionen stoppen müssen.
Was macht unseren Service einzigartig?
Die Hauptunterscheidungsmerkmale der SIBUR-Lösung von anderen Analoga auf dem Markt sind die tiefe Integration in die realen Produktionsaufgaben und -prozesse von Unternehmen, die umfassende Digitalisierung des Reparaturprozesses und die Vielseitigkeit, die es ermöglicht, den Service an einer Vielzahl von Produktionsstandorten einzusetzen.
In unserer Lösung haben wir ein vollwertiges Vorbild erarbeitet, das sich an Geschäftskunden richtet - Produktionsmanager, Bauleiter, Mechaniker, technische Kundendienstmanager usw. Der AR-Service bietet ein Ticketsystem, das nicht nur die Möglichkeit der Videokommunikation beinhaltet, sondern auch eine vollständige Digitalisierung des Geschäftsprozesses für die Durchführung einer Fernberatung. Mit Hilfe dieses Ticketsystems führen wir den Kunden auf dem gesamten Weg zur Lösung des aufgetretenen Problems, von der Überprüfung der Vollständigkeit der erforderlichen Informationen bis zur Bewertung der Arbeitskosten, der erforderlichen Kompetenzen und Qualifikationen externer oder interner Experten, der Gewährleistung der Informationssicherheit und der Beantwortung von Fragen darüber, wer, zu welcher Zeit und mit wem muss eine Brille nehmen,wie dieses System unterstützt wird und wie genau diese Interaktion bis zum erfolgreichen Abschluss von Service oder Reparatur stattfindet.
Natürlich gibt es in Russland, Europa, Asien und Amerika Systeme, mit denen Sie die Videokommunikation mit Augmented-Reality-Brillen organisieren können. Bisher hängt der Erfolg der Umsetzung solcher Projekte in Industrieunternehmen jedoch weitgehend von der Qualität der Integration in interne Prozesse sowie von der verwendeten IT-Plattform ab, die auf industrielle Prozesse und Aufgaben zugeschnitten ist.
Einschränkungen und Herausforderungen: Nein - Plugins und WiFi, Ja - LTE und Microservice-Architektur
Eine der Anforderungen beim Erstellen der Plattform war das Fehlen der Installation von Plugins oder Programmen auf den Computern der Benutzer. Wir haben diese Anforderung mit einem Webclient und einem modernen Browser erfüllt. Fast alle modernen Browser (sowohl Desktop als auch Mobile) unterstützen die WebRTC-Technologie. Unser Service baut darauf auf. Kurz gesagt, mit WebRTC können Sie die Audio- und Videostream-Kommunikation zwischen Teilnehmern mithilfe des RTP-Protokolls herstellen, das wiederum über UDP ausgeführt wird. Es gibt einen Mechanismus zum Auswählen von Pfaden zum Herstellen einer Verbindung zwischen Teilnehmern (ICE), einen Mechanismus zum Aushandeln des Formats von Medienströmen (SDP), Algorithmen zum Schätzen der Bandbreite eines Kommunikationskanals, Algorithmen zum Anpassen der Komprimierung von Mediendatenströmen und Medienverarbeitungsalgorithmen wie Echokompensation usw.Vor kurzem hat WebRTC eine gute Verbreitung in Browsern und Entwicklung erhalten. Die Verwendung von UDP für die Datenübertragung zwischen Teilnehmern ist aufgrund von Firewalls, Antivirenprogrammen, Routern und NAT nicht immer möglich. Um diese Probleme zu lösen, wurden STUN und TURN erfunden. In Fällen, in denen UDP nicht verfügbar ist, ist es jetzt möglich, TCP für ICE zu verwenden. TCUN-Unterstützung wurde auch zu STUN und TURN hinzugefügt.
TCP erhöht die Verfügbarkeit unseres Dienstes für externe Clients, die möglicherweise hinter NAT, Firewall, Unternehmensfirewalls und anderen verschiedenen Netzwerkeinschränkungen stehen. Die Verwendung des TCP-Protokolls anstelle von UDP hat jedoch das Verhalten von WebRTC geändert. Während der Übertragung von Mediendaten über das UDP-Protokoll sind Paketverlust, Vervielfältigung, Neuordnung und kleine Verzögerungen möglich. Alle diese Situationen werden von WebRTC korrekt behandelt: Es kann kurzfristig zu Bildartefakten oder Tonverzerrungen kommen. Bei Verwendung von TCP treten keine Verluste, Duplikationen und Neuordnungen von Paketen auf. Dies wird durch die im Protokoll eingebetteten Algorithmen überwacht. All dies führt jedoch zu großen Verzögerungen und Jitter beim Empfang von Paketen.Optisch sah es aus wie ein Einfrieren von Frames und eine allmähliche Anhäufung von Verzögerungen zwischen der Videoquelle und der Anzeige auf einem anderen Client. Nachdem wir Änderungen am Medienserver vorgenommen hatten, gelang es uns praktisch, die Anhäufung von Latenz zu beseitigen, aber das Einfrieren des Frames wurde nicht überwunden. Es wurde beschlossen, die Videoübertragung vom Medienserver für den Fall großer Verzögerungen beim Empfang von Paketen vorübergehend zu deaktivieren. Diese Lösung ermöglichte es, die Sprachkommunikation zwischen den Teilnehmern auch unter schlechten Netzwerkbedingungen aufrechtzuerhalten.Diese Lösung ermöglichte es, die Sprachkommunikation zwischen den Teilnehmern auch unter schlechten Netzwerkbedingungen aufrechtzuerhalten.Diese Lösung ermöglichte es, die Sprachkommunikation zwischen den Teilnehmern auch unter schlechten Netzwerkbedingungen aufrechtzuerhalten.
Alle auf dem Markt erhältlichen industriellen Smart-Brillen sind über WLAN mit dem Netzwerk verbunden. Dies führt zu gewissen Schwierigkeiten beim Betrieb von Gläsern in den weiten Gebieten der SIBUR-Fabriken. Die Bereitstellung einer stabilen WiFi-Verbindung zu allen Orten in einer Fabrik, an denen Arbeiten mit intelligenten Brillen ausgeführt werden sollen, ist angesichts des Umfangs der Fabriken und Installationen eine ziemliche Herausforderung. Es ist effizienter und billiger, ein drahtloses LTE-Netzwerk in offenen Räumen zu verwenden. Für eine solche Lösung muss der Mitarbeiter jedoch über zusätzliche Geräte verfügen - ein LTE-Modem. Das LTE-Netz ist auch durch die Stahlbetonkonstruktionen der Werkstätten und die Metallgehäuse der darin enthaltenen Geräte gut abgeschirmt. Zur Abdeckung des Gebäudes werden stationäre LTE-Modems und ein Netzwerk von WiFi-Übersetzern verwendet. Bei der Arbeit mit Smart Glasses ist die Qualität der Verbindung zu den Servern instabil.bricht manchmal ab. Um keine Informationen darüber zu verlieren, was der Mitarbeiter mit Brillen gemacht hat und wie, zeichnet die Brille Videos auf den internen Medien auf. Dieses Video wird in HD-Qualität aufgenommen und hängt nicht von den Netzwerkbedingungen ab. Wir haben die Möglichkeit, Daten auf Brillen aus der Ferne zu löschen und Daten im Falle einer Wurzelerkennung zu löschen.
Alle SIBUR-Services werden mithilfe einer Microservice-Architektur erstellt. Unsere Plattform ist keine Ausnahme. Tatsächlich besteht es aus zwei Mikrodiensten: BPM-Mikrodienst und Videoanruf-Mikrodienst. Wir verwenden auch Microservices, die von anderen Teams bereitgestellt oder entwickelt wurden: einen Authentifizierungs-Microservice für die Arbeit mit Benutzern, einen Benachrichtigungs-Microservice für Mail- und SMS-Mailings und einige andere. Microservices kommunizieren über gRPC miteinander. Kunden kommunizieren mit unserem Service auf die gleiche Weise: für Smart Glasses und einen Web-Client. GRPC wird jedoch nicht direkt von Webclients unterstützt. Sie haben eine Bibliothek für die Arbeit mit gRPC-Web, die nicht mit gRPC kompatibel ist. Für den Zugriff auf den Dienst wird ein gRPC-Gateway verwendet, das gRPC-Web in gRPC übersetzt und umgekehrt.
Derzeit haben wir eine modulare Plattform aufgebaut, die eine stabile und qualitativ hochwertige (soweit das Netzwerk dies zulässt) Video- und Audiokommunikation bietet und die Funktionalität durch Hinzufügen neuer Module und Geräte erweitern kann. Es liegt noch viel Arbeit vor uns: Eine engere Integration mit anderen Informationsdiensten von SIBUR, die Erforschung einer neuen Generation von Smart-Brillen sowie AR- und VR-Helmen, die Implementierung von Augmented-Reality-Tools und eine effektive Zusammenarbeit unserer Kollegen und Partner von Drittanbietern sind geplant.