Przemysłowe zastosowania elektroniki noszonej

Systemy cyberfizyczne tworzące nową generację wytwórczości wraz z technologiami noszonej elektroniki zmienią obraz przedsiębiorstw w najbliższych latach.

Obecnie można zaobserwować stopniowe zmiany w sferze aplikacji przemysłowych: od klasycznej industrializacji o charakterze elektryczno-elektroniczno-informatycznym do systemów wytwórczych nowego typu NGMS (Next Generation Manufacturing System), zwanych też inteligentnymi (smart factory). W ostatnim przypadku mamy do czynienia z dążeniem do cyfrowego przetwarzania materii. Mówiąc skrótowo: dobra materialne, podlegając dygitalizacji, stają się w coraz większym stopniu dobrami informacyjnymi.

Systemy cyberfizyczne i internet rzeczy

Obserwujemy tu cywilizacyjny megatrend, od strony informatyki postrzegany w postaci wirtualizacji, która może być interpretowana właśnie jako zastępowanie materii informacją. W świecie wytwórczym mówi się o nowej generacji przemysłu – 4.0. Opiera się ona na dwóch filarach technologicznych: systemach cyberfizycznych CPS (Cyber-Physical System) oraz internecie przedmiotów IoT (Internet of Things). Przykłady aplikacji CPS pokazano w tabeli. Funkcjonowanie internetu przedmiotów możliwe jest dzięki znakowaniu obiektów materialnych, które tworzą sieci i mogą komunikować się ze sobą. Pełnię możliwości rozważanych aplikacji uzyskamy wtedy, gdy dostrzeżemy, że takim sieciowym obiektem jest także człowiek – stąd wysyp różnorodnych urządzeń z kręgu wearables, czyli tzw. noszonej elektroniki.

Misja możliwa – papugi i pająki

Urządzenia elektroniczne podlegają podczas swojego rozwoju ciągłej miniaturyzacji. Dziś niemal każdy z nas, nosząc smartfon w kieszeni, ma do dyspozycji komputer, także z funkcją internetowego terminala. Na rękach coraz większej liczby osób pojawiają się elektroniczne bransoletki (trackery) służące do optymalizacji aktywności człowieka. Elektroniczne chipy (RFID) „zaszyte“ (embedded) w towarach usprawniają logistykę. Na rynku dostępne są zegarki (smartwatch) z funkcjonalnością porównywalną z zaawansowanym telefonem komórkowym. Znajdujemy się też w przededniu intensywnego wykorzystywania „inteligentnych okularów” (smart glasses).

Technologie noszonej elektroniki
  • Smartwatch – zegarki z funkcjonalnością smartphonów – pozwalają na pracę bezręczną (hands-free), obecnie popularne w sferze zdrowotno-wypoczynkowej (HFT – Health and Fitness Tracking).
  • Smart cloth (e-cloth, I-wear) – ubrania z wbudowaną elektroniką (czujniki, RFID) – zastosowania w sferze monitoringu osób i otoczenia, np. praca w środowiskach niebezpiecznych dla zdrowia.
  • Smart glasses (cyberokulary) i ekrany nagłowne HMD (Head-Mounted Displays) – wyświetlacze przejrzyste (przezierne) w połączeniu ze sterowaniem głosem i gestem (myszki 3D) to najbardziej obiecująca technologia mobilnej informatyki.
  • 3D Motion Tracker (czujniki ruchu 3D) – urządzenia digitalizujące ruchy całego ciała – pozwalają na interakcję z systemami informatycznymi, np. możliwości zastosowania systemów klasy MS-Kinect w mobilnej robotyce.
  • Smart mouse (3D) – mysz do dialogu w trzech wymiarach, zwana także nietoperzem (bat), np. w postaci pierścieni z pozycjonerami na palcach.

Powoli dociera do nas świadomość, że spełniają się prognozy przewidujące cywilizacyjną infrastrukturę, w której – plastycznie rzecz ujmując – mikroprocesory znajdą się w każdej cegle i każdym guziku od koszuli. Tym zmianom towarzyszy uzasadniona dyskusja dotycząca regulacji prawnych gwarantujących każdemu ochronę jego sfery prywatnej. Rzeczywistość przegania filmowe wizje kreślone bez mała 20 lat temu w obrazie „Mission Impossible”, w którym superagenci filmują i nagrywają każdego, kto znajdzie się w zasięgu szpiegowskich gadżetów umieszczonych w zegarkach czy okularach.

Przemysłowe zastosowania elektroniki noszonej

Dziś takie cacka są w zasięgu, i to za coraz mniejsze pieniądze, każdego człowieka. Co więcej, każdy chętny może zaopatrzyć się nawet we własny minidron wyposażony w kamery i mikrofon. Przykładem takiego rozwiązania jest „pająk“ firmy „papuga“ (Rolling Spider, Parrot Corporation,http://techcrunch.com/2014/06/11/parrots-jumping-sumo-and-rolling-spider-minidrones-hit-u-s-retail-in-august/). Zabawka o wadze zaledwie 55 gramów i w cenie 100–200 euro może latać, toczyć się i skakać. Bardziej zaawansowane rozwiązania od lat prototypowane są przez kompleksy badawczo-wojskowe (np. DARPA, Defense Advanced Research Projects Agency, USA), a ich celem są minidrony w postaci sztucznych insektów, które zdalnie sterowane mogą niepostrzeżenie wlecieć do wybranego pomieszczenia.

Praca bezręczna

Nie po raz pierwszy w historii miliardy inwestowane w rozwój technologii militarnych czy służb specjalnych prowadzą także do rozwiązań o zastosowaniach cywilnych. Zaawansowane automaty mogą być stosowane do pielęgnacji infrastruktury przemysłowej (np. kanalizacja) czy inspekcji trudno dostępnych instalacji (np. górnictwo, rafinerie). Również coraz popularniejsze „werabelsy“ (weareables), czyli noszona elektronika, to nie tylko rozrywkowe gadżety, ale także zastosowania gospodarcze. Komórkowy smartwatch wyposażony w przyspieszeniomierz (akcelerometr, zwany także G-sensorem) umożliwia tzw. pracę z wolnymi rękami HFR (hands-free technology). Monterzy instalacji przemysłowych mogą w ten sposób używać ruchów ręki do wydawania poleceń urządzeniom komputerowym – czujnik umieszczony w zegarku interpretuje określone gesty jako komendy w dialogu z człowiekiem. Uzyskujemy pełnię możliwości, stosując dodatkowo inteligentne okulary (smart glasses). Przykładem jest komisjonowanie towarów proponowane przez oprogramowanie SAP (http://www.youtube.com/watch?v=9Wv9k_ssLcI). Mówimy tu o rozwiązaniach łączących zalety HFR i AR (Augmented Reality).

Prognozy rozwojowe
  • przewidywana wielkość rynku noszonej elektroniki do końca 2014 r.: 4 mld euro (wg Deloitte);
  • dziesięciokrotny wzrost sprzedaży towarów wearables w latach 2015–2018, z ok. 50 mln obecnie do ok. 600 mln rocznie (wg ABI Research);
  • powszechne zastosowania noszonej elektroniki w przedsiębiorstwach – lata 2020–2025 (wg Forrester Research);
  • dominacja inteligentnych zegarków (smartwatch) na rynku noszonej elektroniki w ciągu 3–4 lat, 150 mln sztuk rocznie (wg Gartner Group);
  • ok. 10% przedsiębiorstw będzie stosować technologie rozszerzonej rzeczywistości AR (Augmented Reality) w obszarze serwisowym w latach 2017–2019 (np. motoryzacja: GM, Mercedes, Toyota).

Ten ostatni przypadek dotyczy rzeczywistości rozszerzonej. W odróżnieniu od wirtualnej polega ona na kombinowaniu informacji generowanych komputerowo z wrażeniami „z realu”. Istotną rolę w AR odgrywają wyświetlacze przejrzyste (transparent display), tzn. takie, przez które można także obserwować otoczenie. W powyższym przykładzie z gospodarki magazynowej pracownik otrzymuje informacje sterujące „na okular”, potwierdzając ich wykonanie głosem czy gestem (możliwe także ekrany dotykowe). Umieszczenie skanera kodów kreskowych w okularach uwalnia ręce od jego obsługi – zamiast strzelać skanerowym pistoletem w towary, pracownik skanuje je „wzrokiem“.


TOP 200