Ingeniería inmersiva, cooperación colaborativa y lo que eso tiene que ver con el metal

Ingeniería inmersiva y cooperación colaborativa en el metalverio industrial: una simbiosis transformadora

El mundo de la producción industrial es un tipo de desarrollo de productos completamente nuevo con la industria 4.0 y los metaversos industriales en el umbral, impulsado por la fusión de ingeniería inmersiva, métodos avanzados de cooperación y las tecnologías emergentes de metaverse. Si bien el Meta -verse en general, a menudo en relación con el entretenimiento y las redes sociales, todavía está luchando por su relevancia económica, emerge un área específica que ya está actuando como un verdadero impulsor de la economía: el metaverso industrial. Este desarrollo promete no menos que un cambio de paradigma en la forma en que los productos están diseñados, desarrollados, fabricados, fabricados y con servicio.

Este informe ilumina los aspectos múltiples con capas de esta transformación y analiza las implicaciones tecnológicas, organizacionales y económicas que resultan de la integración de la ingeniería inmersiva y el trabajo colaborativo en el metaverso industrial. Confiamos en los resultados de las iniciativas de investigación actuales y los proyectos industriales pioneros para dibujar una imagen integral de las oportunidades y desafíos que trae este desarrollo.

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Fundamentos tecnológicos de la ingeniería inmersiva en metraver

El Metaverse industrial se basa en una serie de tecnologías clave que permiten una dimensión completamente nueva del desarrollo y producción de productos en su combinación. En el centro de esta revolución tecnológica se encuentra la ingeniería inmersiva, que permite a los ingenieros y diseñadores sumergirse en entornos virtuales e interactivos e interactuar con modelos digitales y simulaciones como si fueran reales.

Ecosistemas XR en red como base de infraestructura

Un requisito previo fundamental para la realización de los ecosistemas XR poderosos y en red son los ecosistemas XR en red (XR representa la realidad extendida, un término general para la realidad virtual, la realidad aumentada y la realidad mixta). Las gafas de realidad virtual tradicionales, aunque ya establecidas en muchas áreas, a menudo alcanzan sus límites en aplicaciones industriales exigentes. Aquí es donde entra en el desarrollo de infraestructuras XR progresivas, que van más allá de las simples pantallas montadas en la cabeza.

Iniciativas como Instance of Fraunhofer Iao demuestran el camino hacia el futuro. Aquí se crea una infraestructura de hardware intersectorial y software basada en sistemas complejos. En lugar de gafas de realidad virtual, proyectores de alta resolución, potentes arquitecturas gráficas en tiempo real y sistemas de seguimiento precisos. Estos laboratorios XR en red permiten interactuar a los equipos en varios lugares, simultáneamente y en tiempo real con prototipos virtuales idénticos.

Un excelente ejemplo de este desarrollo son los llamados entornos de cuevas (entorno virtual automático de cuevas), como los utilizados en el Centro de Ingeniería Virtual. En tales habitaciones, las proyecciones 4K brillantes se utilizan para crear representaciones inmersivas de 360 ​​° que permitan al usuario sumergirse completamente en el mundo virtual. El seguimiento preciso captura los movimientos de los usuarios y permite la interacción intuitiva con el entorno virtual, que va mucho más allá de las posibilidades de las gafas de realidad virtual convencionales.

La ventaja de tales ecosistemas XR en red radica en su capacidad para presentar entornos virtuales altamente complejos y al mismo tiempo permitir la cooperación entre los equipos distribuidos. Los ingenieros y diseñadores pueden sentir que están trabajando juntos en un prototipo físico, a pesar de que en realidad están en diferentes lugares. Esto no solo acelera los procesos de desarrollo, sino que también promueve la creatividad y la innovación, ya que los equipos pueden intercambiar ideas efectivas y desarrollar soluciones juntas.

Hibridación de sistemas CAD/PLM e interfaces XR

Otro factor de éxito crítico para la ingeniería inmersiva en los metaversos industriales es la integración perfecta de las herramientas y sistemas de ingeniería existentes en los entornos de trabajo virtuales. En particular, la conexión bidireccional de los sistemas CAD (diseño asistido por computadora) y PLM (gestión del ciclo de vida del producto) en interfaces XR es de importancia crucial.

Los sistemas CAD son el corazón del desarrollo moderno de productos. Los modelos 3D se crean aquí por componentes, ensamblajes y productos completos. Los sistemas PLM, por otro lado, sirven para administrar todo el ciclo de vida del producto, desde la primera idea hasta el desarrollo y la producción hasta el mantenimiento y la eliminación. La integración de estos sistemas en el meta verso industrial permite que los prototipos virtuales generen directamente a partir de los datos CAD y los vinculen a la información del sistema PLM en tiempo real.

Un ejemplo de este desarrollo es el diseñador inmersivo NX de Siemens, que se desarrolló en colaboración con Sony. Esta solución demuestra cómo los datos del modelo 3D paramétrico del sistema CAD NX pueden transmitirse a la perfección a las gafas de realidad mixta Sony. Lo especial de esto es la comunicación bidireccional: los cambios de diseño que se llevan a cabo en el entorno virtual se sincronizan nuevamente en el sistema PLM en tiempo real.

Este llamado enfoque de "circuito cerrado" elimina los descansos de los medios y evita la necesidad de transmitir datos manualmente entre diferentes sistemas. También permite la provisión de paletas de herramientas sensibles al contexto en el entorno virtual. Esto significa que las herramientas y funciones que están disponibles para el usuario en el entorno XR se adaptan dinámicamente a las tareas de ingeniería actuales. Por ejemplo, se requieren otras herramientas para una prueba de diseño que con la planificación del ensamblaje o la simulación de mantenimiento.

La hibridación de los sistemas CAD/PLM y las interfaces XR es, por lo tanto, un paso crucial para hacer que los metavers industriales sean una parte integral del flujo de trabajo de ingeniería. Permite a los ingenieros y diseñadores continuar utilizando sus herramientas y procesos habituales en un entorno inmersivo y colaborativo y, al mismo tiempo, beneficiarse de las ventajas de la tecnología XR.

Entornos de simulación físicamente precisos

Otro aspecto importante de la ingeniería inmersiva en Metaverse es la opción de realizar simulaciones físicamente precisas en entornos virtuales. Los progresos en áreas como el motor de trazado de rayos y las simulaciones de física permiten presentar propiedades del material, comportamiento de flujo, estrés mecánico y muchos otros fenómenos físicos en tiempo real y con alta precisión.

El motor de trazado de rayos garantiza una representación realista de la luz y la sombra en el entorno virtual. Esto no solo es importante para la inmersión visual, sino también para la evaluación de aspectos de diseño como la calidad de la superficie, los reflejos y el color. Las simulaciones físicas, por otro lado, permiten que el comportamiento de los objetos virtuales se examine en diferentes condiciones. Por ejemplo, los efectos de las fuerzas y las cargas en los componentes se pueden simular o el comportamiento de flujo de líquidos y gases puede analizarse en sistemas complejos.

El sistema AR3S de Holo-Lights es un ejemplo de cómo se pueden usar simulaciones físicamente precisas en la realidad aumentada. Aquí los resultados de los análisis de elementos finitos (FEA), un método para calcular el estrés mecánico y las deformaciones, se colocan directamente como superposiciones holográficas sobre los prototipos físicos. Esto permite a los ingenieros visualizar y evaluar los resultados de las simulaciones directamente en el contexto del objeto real.

Nvidia Omniverse es otra plataforma que impulsa este desarrollo. Omniverse permite simulaciones multifísicas aceleradas de GPU que llevan a cabo cálculos mucho más rápido que los sistemas convencionales basados ​​en CPU. Esto conduce a una aceleración significativa de los ciclos de iteración en el desarrollo del producto. Los ingenieros pueden simular y comparar diferentes variantes de diseño más rápido, lo que conduce a productos optimizados y tiempos de desarrollo más cortos. Se informa que el uso de tales tecnologías puede reducirse hasta en un 40%.

Las simulaciones físicamente precisas en los metagros industriales ofrecen un enorme potencial para hacer que el desarrollo de productos sea más eficiente y de alta calidad. Permiten probar y optimizar los productos prácticamente antes de que se deben construir prototipos físicos. Esto no solo ahorra tiempo y costos, sino que también reduce el consumo de material y, por lo tanto, contribuye a un desarrollo de productos más sostenible.

Modelos de trabajo colaborativo en metraverse industrial

El metaverso industrial no es solo una plataforma tecnológica, sino también un catalizador para nuevas formas de cooperación. Las posibilidades inmersivas e interactivas de los metavers abren perspectivas completamente nuevas para la colaboración de equipos, independientemente de su ubicación física.

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Paradigmas de interacción multimodal

Los sistemas XR modernos se basan en paradigmas de interacción multimodal para permitir el funcionamiento intuitivo y natural de los entornos virtuales. En lugar de entradas clásicas de teclado y mouse, se combinan varios métodos de entrada, que incluyen control de voz, reconocimiento de gestos y comentarios hápticos.

El control de voz permite a los usuarios emitir comandos e interactuar con el entorno virtual simplemente hablando. El reconocimiento de gestos registra movimientos manuales y corporales y los traduce en acciones en el mundo virtual. La retroalimentación háptica transmite sensaciones táctiles, por ejemplo, por motores de vibración en controladores o guantes especiales. Esto aumenta la inmersión y permite una interacción más precisa y natural con objetos virtuales.

La asociación entre Siemens y Sony demuestra la integración de tales paradigmas de interacción multimodal en aplicaciones industriales. En sus soluciones XR, por ejemplo, se utilizan 6THOF controladores (6 grados de libertad), que permiten una manipulación precisa de ensamblajes virtuales. 6TOF significa que el controlador puede registrar movimientos en seis grados de libertad: hacia adelante/hacia atrás, izquierda/derecha, alto/hacia abajo y girando alrededor de los tres ejes. Esto permite un control muy intuitivo y preciso en el entorno virtual.

Además, los sistemas de seguimiento ocular están integrados, que capturan la dirección de visión y el enfoque de los usuarios. El seguimiento ocular se puede usar en varias aplicaciones, por ejemplo, para analizar la distribución de atención en los equipos de diseño. Al evaluar los datos oculares, se puede determinar qué áreas de un prototipo virtual se ven particularmente intensamente y donde puede haber problemas de diseño u potencial de optimización.

La multimodalidad de los sistemas XR modernos hace una contribución significativa para reducir el período de capacitación para los nuevos usuarios y aumentar la aceptación de la tecnología. Se informa que el período de entrenamiento puede acortarse en un promedio del 60% en comparación con las interfaces clásicas de realidad virtual. Esto es particularmente importante en entornos industriales, donde a menudo se supone que una variedad de empleados con diferentes orígenes y conocimientos anteriores trabajan con los sistemas.

Colaboración asincrónica de avatares con sede en AI

Otro desarrollo emocionante en el campo de los modelos de trabajo de colaboración en la metraveria industrial es el uso de inteligencia artificial (IA) para apoyar la cooperación asincrónica. La cooperación asincrónica significa que los miembros del equipo no tienen que trabajar en un proyecto al mismo tiempo y en el mismo lugar. Esto es particularmente relevante para equipos distribuidos a nivel mundial y para proyectos que se llevan a cabo a través de zonas horarias y diferentes horas de trabajo.

Los avatares basados ​​en AI pueden desempeñar un papel clave aquí. Son representaciones digitales de miembros del equipo que pueden actuar en el entorno virtual en ausencia de personas reales. Estos avatares pueden, por ejemplo, registrar decisiones, realizar tareas y generar recomendaciones para la acción basadas en datos de interacción histórica.

AVEVA, un proveedor de software industrial, investiga intensamente el desarrollo de dicha avatare. Su investigación muestra que Ki-Avatars puede aumentar significativamente la consistencia en los proyectos de desarrollo intercontinental. Se informa que se puede lograr un aumento en la consistencia hasta en un 35%. Esto se debe a que los ki-avatares pueden unir barreras culturales y temporales, por ejemplo, documentando información y decisiones en una forma estandarizada y haciéndolos accesibles para todos los miembros del equipo, independientemente de su ubicación o zona horaria.

Los Ki-Avatar también pueden ayudar a evitar la pérdida de conocimiento y garantizar la continuidad en los proyectos. Si un miembro del equipo se va o se va de vacaciones, su Ki-Avatar puede continuar asumiendo tareas y asegurarse de que no se pierdan información importante y decisiones.

Es importante enfatizar que los avatares de IA no están destinados a reemplazar a los empleados humanos. Por el contrario, deben servir como herramientas de apoyo que mejoren la eficiencia y la efectividad de la colaboración y permitan a los equipos trabajar con éxito en entornos complejos y distribuidos.

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Contexto -bases de datos de conocimiento adaptativo

Otro aspecto importante de los modelos de trabajo colaborativos en la metraveria industrial es la integración de las bases de datos de conocimiento adaptativo del contexto. En proyectos de ingeniería complejos, hay grandes cantidades de información y datos, incluidos modelos CAD, hojas de datos de materiales, estándares, pautas, información previa del proyecto y mucho más. El desafío es hacer que esta información esté disponible para los empleados involucrados en el momento correcto y en el contexto correcto.

Los gráficos de conocimiento integrados pueden ofrecer una solución aquí. Los gráficos de conocimiento son redes semánticas que presentan información en forma de nudos y bordes y mapean las relaciones entre diferentes elementos de información. En el contexto del meta verso industrial, los gráficos de conocimiento pueden, por ejemplo, vincular modelos CAD con estándares, hojas de datos de materiales e información histórica del proyecto.

La tecnología DXC, una empresa de servicios de TI, utiliza entornos meta-versos para mostrar estos datos sensibles al contexto como superposiciones holográficas. Si un ingeniero analiza cierto componente en el entorno virtual, la información relevante del gráfico de conocimiento se muestra automáticamente, como las especificaciones de materiales, las pautas de fabricación o los resultados de las pruebas anteriores.

Se informa que el uso de tales bases de datos de conocimiento contextic puede reducir la tasa de error en las revisiones de diseño hasta en un 28%. Esto se debe a que los ingenieros pueden acceder a la información relevante más rápido y más fácil y, por lo tanto, pueden tomar decisiones cada vez más bien fundadas.

Además, los algoritmos de aprendizaje automático se pueden utilizar para analizar las interacciones del usuario en el entorno virtual y sugerir de manera proactiva información relevante. Por ejemplo, si un ingeniero a menudo busca ciertos estándares o datos de materiales, el sistema puede poner automáticamente esta información en primer plano o incluso mostrar una de manera proactiva antes de que el usuario tenga que buscarla.

Contexto: bases de datos de conocimiento de cinco en metavels industriales ayudan a administrar la avalancha de información y garantizar que los ingenieros y diseñadores tengan acceso a la información requerida en cualquier momento para poder trabajar de manera más eficiente y sin errores.

Implicaciones económicas y desarrollo del mercado

La integración de la ingeniería inmersiva y el trabajo de colaboración en la metraveria industrial no solo es tecnológicamente emocionante, sino que también promete ventajas económicas considerables. El desarrollo del mercado en esta área es una perspectiva de crecimiento dinámica y prometedora están surgiendo.

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Investigación e innovación de mercado: por qué la industria metaverse transforma la industria

Las empresas de investigación de mercado como ABI Research predicen un crecimiento impresionante para el mercado meta-verso industrial. Se supone una tasa de crecimiento anual promedio (CAGR) de 32.05% para 2034. El enfoque de las empresas está cada vez más en implementaciones delgadas con un retorno de inversión claro y a corto plazo (ROI).

Un estudio realizado por Deloitte identifica tres grupos principales de estrategias de inversión en metavels industriales:

gemelos digitales

Alrededor del 45% de las empresas priorizan las inversiones en gemelos digitales. Los gemelos digitales son representaciones virtuales de objetos, procesos o sistemas físicos. Permiten a las empresas simular, analizar y optimizar sus procesos reales en el mundo virtual.

Herramientas de colaboración basadas en AI

Alrededor del 30% de las empresas confían en herramientas de colaboración basadas en IA. Estas herramientas están destinadas a mejorar la cooperación de los equipos, apoyar la gestión del conocimiento y optimizar los procesos de toma de decisiones.

Propios ecosistemas XR

Alrededor del 25% de las empresas desarrollan sus propios ecosistemas XR. Esto incluye construir su propia infraestructura dura y de software para la ingeniería inmersiva y las aplicaciones de colaboración en metaverses.

La asociación entre Siemens y Sony es un ejemplo de cómo las alianzas estratégicas pueden reducir los costos de desarrollo en metaverse industrial. A través del intercambio de tecnología y el uso común de los conocimientos, las empresas pueden agrupar sus recursos e impulsar las innovaciones más rápido. Se informa que tales asociaciones pueden reducir los costos de desarrollo hasta en un 40%.

Retorno de la inversión (ROI) analizado

Las inversiones en ingeniería inmersiva y tecnologías de colaboración en metaversos industriales dan frucir a las empresas de varias maneras. Numerosos estudios y proyectos industriales muestran el ROI positivo de estas tecnologías.

Una ventaja importante es reducir los prototipos físicos y los ciclos de prueba mediante prototipos virtuales. Mediante el uso de simulaciones y modelos virtuales, los productos se pueden probar y optimizar ampliamente antes de que se deben construir prototipos físicos. Se informa que la creación de prototipos virtuales puede reducir el número de ciclos de prueba física en un promedio de 62%. Esto no solo ahorra costos materiales, sino también un valioso tiempo de desarrollo.

Las revisiones multidisciplinarias simultáneas en entornos virtuales también contribuyen a la aceleración del desarrollo de productos. Debido a la posibilidad de que los equipos de varias áreas especializadas puedan examinar y discutir prototipos virtuales juntos al mismo tiempo y juntos, los procesos de coordinación son más eficientes y las decisiones se toman más rápido. Se informa que tales revisiones simultáneas pueden acortar el tiempo de comercialización hasta un 35%.

El "Iguersum" de IGUS, un fabricante de productos de plástico, demuestra el potencial de ahorro a través de pruebas de automatización virtualizadas. IGUS utiliza entornos virtuales para planificar, probar y optimizar los sistemas de automatización. Se informa que IGUS logra ahorros anuales de € 780,000 mediante el uso de la verificación Igu y al mismo tiempo reduce los gastos de viaje en un 89%.

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La compresión de Burckhardt, un fabricante de sistemas de compresor, utiliza la realidad aumentada (AR) para mantener sus sistemas. Las instrucciones de mantenimiento basadas en AR y el soporte remoto se pueden llevar a cabo de manera más eficiente y efectiva. Se informa que la compresión de Burckhardt logra un 43% más de disponibilidad del sistema por mantenimiento basado en AR.

Estos ejemplos muestran que el ROI de la ingeniería inmersiva y las tecnologías de colaboración en metavels industriales en diversas áreas de aplicaciones e industrias es significativo. Las ventajas van desde ahorros de costos y ahorros de tiempo hasta mejoras de calidad y una mayor disponibilidad del sistema.

Nuevos modelos de negocio y cadenas de valor

El desarrollo de metavels industriales no solo conduce a aumentos de eficiencia y ahorros de costos en los modelos comerciales existentes, sino que también abre modelos comerciales y cadenas de valor completamente nuevos.

Un ejemplo de esto son las plataformas de metaverse como servicio que ofrecen acceso de pago por uso a recursos de simulación de alta gama. Especialmente para las pequeñas y medianas empresas (PYME), el acceso al software y el hardware de simulación costoso puede ser un obstáculo importante. Las plataformas Metaverse como servicio permiten a estas compañías utilizar los recursos de simulación según sea necesario y económico sin tener que hacer altas inversiones preliminares.

"XR Now" de Holo-Light es un ejemplo de tal plataforma. XR ahora ofrece acceso de pago por Estados Unidos a recursos de supercomputación para aplicaciones XR. Se informa que las empresas pueden recibir el uso de recursos de supercomputación por solo € 0.12 por hora de GPU. Esto alberga el potencial disruptivo en particular para las empresas medianas, ya que también permite a las empresas más pequeñas llevar a cabo simulaciones complejas y beneficiarse de las ventajas de la ingeniería inmersiva.

Al mismo tiempo, los servicios de consultoría especializados para la integración de XR se desarrollan en los procesos PLM existentes. La introducción de la ingeniería inmersiva y las tecnologías meta-versiones en las empresas a menudo requiere cambios profundos en procesos, estructuras y habilidades. Las empresas de consultoría apoyan a las empresas para diseñar con éxito esta transformación. Se predice que el mercado de dichos servicios de consultoría alcanzará un volumen de € 12.4 mil millones para 2026.

El desarrollo de la metaverse industrial no solo crea nuevas oportunidades para que las empresas mejoren sus productos y procesos, sino también para desarrollar servicios innovadores y modelos de negocio para nuevas empresas.

Futuro de la colaboración: cómo OpenXRT y Blockchain dan forma al meta verso industrial

A pesar del gran potencial de los metavels industriales, también existen desafíos y factores críticos de éxito que las empresas deben tener en cuenta al implementarse.

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Interoperabilidad y estandarización

Uno de los mayores desafíos es la heterogeneidad de los formatos XR y los sistemas CAD. Hay una variedad de diferentes formatos de archivo, protocolos de seguimiento y motor de física, que a menudo no son compatibles entre sí. Esto hace que sea difícil intercambiar datos y cooperación entre diferentes sistemas y plataformas.

Para hacer frente a este desafío, las iniciativas de estandarización son de importancia crucial. El Fraunhofer IAO, por ejemplo, está trabajando en un estándar "OpenXRT" que tiene como objetivo estandarizar los formatos de archivo, el seguimiento de los protocolos y el motor de física. El objetivo es crear un estándar abierto e interoperable para las tecnologías XR en un contexto industrial.

Las primeras pruebas con el estándar OpenXRT muestran resultados prometedores. Se informa que los tiempos de conversión de datos pueden reducirse hasta un 70%, mientras que la precisión del modelo se mejora en un 92%. Tal estándar simplificaría significativamente el intercambio de datos entre los diferentes sistemas XR y las herramientas de ingeniería y aumentaría la eficiencia de los procesos de desarrollo.

Seguridad de datos en entornos distribuidos

Otro aspecto importante es la seguridad de los datos en entornos distribuidos. En los metavels industriales, los datos de construcción confidenciales y la información de producción a menudo se intercambian en varias ubicaciones y socios. Por lo tanto, es crucial garantizar que estos datos estén protegidos contra el acceso y la manipulación no autorizados.

Las soluciones basadas en blockchain, como el "espacio de datos industriales" de Siemens, ofrecen enfoques prometedores aquí. El espacio de datos industriales permite el intercambio de datos seguro y seguro entre las empresas. El uso de la tecnología blockchain y las a prueba de conocimiento cero aseguran que los datos confidenciales solo puedan ser vistos y utilizados por partes autorizadas, mientras que la privacidad se conserva al mismo tiempo.

Las garrapatas de datos cifrados permiten otorgar derechos de acceso temporales para socios externos sin exponer completamente el sistema Central PLM. Esto es particularmente importante para la cooperación con proveedores y proveedores de servicios que solo pueden necesitar acceso a ciertos datos durante un período de tiempo limitado.

La seguridad de los datos y la protección de datos son factores de éxito centrales para la aceptación y el uso del meta verso industrial en las empresas. Los conceptos y tecnologías de seguridad robustos son esenciales para ganar la confianza de las empresas en estas nuevas tecnologías y garantizar la protección de los datos confidenciales.

Desarrollo de calificación y gestión del cambio

La introducción de la ingeniería inmersiva y las tecnologías meta-versiones no solo requiere ajustes tecnológicos, sino también el desarrollo de calificación integral y la gestión efectiva del cambio. Los empleados deben recibir capacitación para trabajar con las nuevas tecnologías y prepararse para las formas cambiadas de trabajo.

DXC Technology informa sobre programas de calificación de 200 horas que están especialmente adaptados a las necesidades de la meta-severa industrial. Estos programas transmiten habilidades técnicas para tratar con sistemas XR y software de simulación, así como habilidades blandas colaborativas que son esenciales para trabajar en equipos virtuales.

Los elementos de gamificación se utilizan en estos programas de calificación para aumentar la motivación y el compromiso de los participantes. Se informa que la gamificación aumenta la tasa final de programas de calificación significativamente. En comparación con la capacitación tradicional, en la que la tasa final suele ser de alrededor del 67%, los programas de calificación basados ​​en VR con elementos de gamificación logran tasas finales de hasta el 89%.

Al mismo tiempo, es importante institucionalizar el cambio cultural que va de la mano con la introducción de metavels industriales. Un estudio realizado por el MLC (Consejo de Liderazgo de Manufacturing) muestra que el 68% de las empresas manufactureras están estableciendo departamentos meta-versos dedicados para dar forma activamente al cambio cultural y promover la integración de las nuevas tecnologías.

El desarrollo de calificación y la gestión del cambio son, por lo tanto, factores de éxito cruciales para la implementación exitosa de metavels industriales. Las empresas deben invertir en la capacitación y la educación superior de sus empleados y promover una cultura corporativa que apoye la apertura hacia la innovación y las nuevas formas de trabajo.

Computación cuántica en metaverso industrial: simulaciones del futuro

El desarrollo de los metavels industriales todavía está al principio, y ya hay perspectivas futuras emocionantes y un enfoque en la investigación que aumentarán aún más el potencial de estas tecnologías.

Sistemas XR adaptativos de Neuroca

Un área de investigación prometedora son los sistemas XR neurocaptivos basados ​​en interfaces de computadora cerebrales (BCI). BCI permite la comunicación directa entre el cerebro humano y una computadora. En el contexto del meta verso industrial, BCI podría usarse para integrar las señales cognitivas directamente en los procesos de diseño y para hacer que la interacción con entornos virtuales sea aún más intuitivo y eficiente.

Los primeros prototipos del Fraunhofer Iao ya están demostrando las posibilidades de los sistemas XR neurocadaptivos. Estos sistemas leen datos de EEG (electroencefalograma) para identificar los niveles de estrés en las reuniones virtuales y adaptar automáticamente el brillo ambiental. El objetivo es optimizar las condiciones de trabajo en entornos virtuales y reducir el estrés cognitivo en los usuarios.

Sony experimentó con sistemas basados ​​en fMRI (resonancia magnética funcional) que registran preferencias de diseño inconscientes y usan como entradas para sistemas de IA generativos. Según estas preferencias, la IA generativa puede generar automáticamente sugerencias de diseño y acelerar y mejorar el proceso de diseño.

Los sistemas neurodaptivos XR tienen el potencial de cambiar fundamentalmente la interacción con entornos virtuales y permitir nuevas formas de interacción humana-computadora. Sin embargo, todavía se requiere mucha investigación para llevar estas tecnologías al vencimiento del mercado y aclarar preguntas éticas en relación con el uso de datos cerebrales.

Computación cuántica para simulaciones en tiempo real

Otra perspectiva futura prometedora es el uso de la computación cuántica para simulaciones en tiempo real en metavels industriales. Las computadoras cuánticas utilizan los principios de la mecánica cuántica para resolver ciertas tareas informáticas mucho más rápido que las computadoras clásicas.

La combinación de simuladores de cuantos con visualización XR podría reducir el cálculo de análisis de flujo complejo o simulaciones de materiales de semanas a minutos. Esto aceleraría los ciclos de iteración en el desarrollo de productos nuevamente considerablemente y ampliaría las posibilidades de pruebas y optimizaciones virtuales.

Los proyectos de investigación en ETH Zurich muestran los primeros éxitos en la predicción cuántica de la fatiga material. Los resultados de estas simulaciones se pueden visualizar como tarjetas de daño holográfico y usarse en un metaverso industrial para probar los componentes prácticamente para su vida útil y confiabilidad.

La computación cuántica tiene el potencial de revolucionar las tecnologías de simulación en metaversos industriales y abrir áreas de aplicación completamente nuevas. Sin embargo, la computación cuántica todavía se encuentra en una etapa temprana de desarrollo, y pasará algún tiempo antes de que esta tecnología pueda usarse en aplicaciones industriales.

Potencial de sostenibilidad por fábricas virtuales

El metaverso industrial también ofrece un potencial de sostenibilidad significativo. Los gemelos digitales permiten la planificación optimizada de energía de los sistemas de producción en la fase de diseño. Al simular varios escenarios de producción y flujos de energía, las empresas pueden optimizar y proteger el consumo de energía de sus fábricas.

Freyr, un fabricante de celdas de batería, utiliza simulaciones gigafactory para reducir el consumo de energía de sus instalaciones de producción. Se informa que FreyR puede reducir el consumo de energía en un 23% mediante líneas de producción de equilibrio virtual.

Las simulaciones de logística respaldadas por IA en la metaverso industrial también pueden ayudar a mejorar la sostenibilidad de las cadenas de suministro. Al optimizar las rutas de transporte y el almacenamiento, las empresas pueden reducir las emisiones de CO2 en su cadena de suministro. Se informa que las simulaciones de logística basadas en IA pueden reducir las emisiones de CO2 en la cadena de suministro en un promedio de 18%.

Las fábricas virtuales en los metavels industriales permiten planificar, simular y optimizar los procesos de producción sin consumir recursos físicos. Esto contribuye a una producción más sostenible y apoya a las empresas en sus esfuerzos para mejorar su equilibrio ambiental.

Síntesis y recomendaciones para la acción

El análisis muestra que la ingeniería inmersiva en la metraveria industrial no es una visión futurista, sino una palanca operativa para innovaciones competitivas. Las empresas que abordan estratégicamente este desarrollo pueden lograr ventajas significativas y posicionarse a sí mismas a la cabeza de una nueva era de ingeniería.

Para los fabricantes de decisiones en las empresas, esto da como resultado las siguientes recomendaciones para la acción:

Buscar estrategias de implementación incrementales

Comience con casos de uso claramente definidos que prometan un ROI rápido. Las revisiones de diseño virtual o el mantenimiento basado en AR son buenos puntos de entrada para obtener experiencia inicial y promover la aceptación en la empresa.

Establecer centros de competencia interdisciplinarios

Cree equipos que reúnan a expertos, ingeniería mecánica y ciencias cognitivas. Estos equipos pueden desarrollar soluciones XR centradas en el usuario que se adaptan a las necesidades específicas de la empresa.

Priorit Open Ecosiststems

Coloque en estándares abiertos y arquitecturas modulares que garanticen flexibilidad y adaptabilidad a través de interfaces API. Esto permite una integración rápida de las nuevas generaciones tecnológicas y evita los efectos de los proveedores.

Implementar pautas de ética para la colaboración de IA

Desarrolle pautas claras para el uso de IA en entornos de colaboración. La transparencia en los procesos de toma de decisiones algorítmicas y las instancias de control humano son esenciales para crear confianza y minimizar los riesgos éticos.

Colaborativo, inmersivo y transformador

El desarrollo de la meta -versida industrial dependerá significativamente de la medida en que las tecnologías imsivas no puedan entender como herramientas aisladas, sino como una parte integral de las cadenas de valor en red. Las empresas que abordan estratégicamente esta transformación y tienen en cuenta las recomendaciones para la acción podrán explotar todo el potencial del meta verso industrial y asegurar una ventaja competitiva decisiva. El futuro de la ingeniería ha comenzado y es inmersivo, colaborativo y transformador.

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