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1 - RÉALITÉ VIRTUELLE EN AIDE À LA CONCEPTION ET À L’ÉVALUATION DANS L’INDUSTRIE

2 - RÉALITÉ VIRTUELLE POUR LA FORMATION DANS L’INDUSTRIE

3 - MÉTHODOLOGIE « 3I2 » POUR CONCEVOIR UNE APPLICATION RV INDUSTRIELLE

4 - DÉMARCHE DE CONCEPTION D’UNE APPLICATION INDUSTRIELLE

5 - RÉALITÉ AUGMENTÉE POUR L’AIDE À L’ASSEMBLAGE ET À LA MAINTENANCE

6 - DIFFICULTÉS, CONTRAINTES ET LIMITES

  • 6.1 - Freins de nature culturelle
  • 6.2 - Freins de nature économique
  • 6.3 - Freins de nature organisationnelle

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : TE5965 v2

Les véritables usages de la réalité virtuelle dans l'industrie

Auteur(s) : Philippe FUCHS

Date de publication : 10 févr. 2019

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Présentation

RÉSUMÉ

L’industrie fait de plus en plus appel aux technologies de la réalité virtuelle dans ses activités de conception, mais aussi dans celles du développement des produits et de la mise en place des processus industriels de fabrication. Cet article présente l’utilisation des différents outils de la réalité virtuelle, sur la base de multiples exemples. Une méthodologie 3Isera exposée, permettant de bien concevoir l’application de réalité virtuelle correspondant aux vrais besoins industriels. Un focus sera fait sur l’usage des techniques de réalité augmentée pour l’aide à l’assemblage et à la maintenance industrielle, ainsi que la formation en environnement virtuel en direction du personnel. Une analyse des potentialités et des limites de la réalité virtuelle clôture cet article.

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ABSTRACT

Real uses of virtual reality in the industry

Industry uses technologies or virtual reality in its fields of design, evaluation of products and process. The article presents the use of virtual reality tools thanks to several examples. A “3I2” methodology is exposed about to create VR application which answers the true industrial needs. A focus is exposed about the use of the techniques of reality increased for the assistance with the assembly and the plant maintenance, as well as the training in virtual environment in the direction of staff. An analysis of the potentialities and limits of virtual reality concludes this article.

Auteur(s)

  • Philippe FUCHS : Professeur de réalité virtuelle - École Mines ParisTech, Paris

INTRODUCTION

Cet article présente l’exploitation des potentialités de la réalité virtuelle dans le milieu industriel. Historiquement l’industrie manufacturière (automobile, aéronautique, activités ferroviaires…) exploite la réalité virtuelle depuis un quart de siècle et même plus ! L’expression « réalité virtuelle » n’existait pas quand on a développé les simulateurs de transport, il y a un demi-siècle environ, avec lesquels on immerge un conducteur pour aider à la conception et à l’évaluation du futur moyen de transport.

Définir la réalité virtuelle est une tâche indispensable. On trouve encore dans la littérature et dans les médias des définitions qui mélangent malencontreusement la finalité de la réalité virtuelle, ses fonctions, ses applications et les techniques sur lesquelles elle repose, telles que le visiocasque.

Il faut prendre du recul par rapport à tous les domaines d’activités qui revendiquent d’exploiter la réalité virtuelle. Après réflexion faite au début des années 1990, indépendamment des technologies exploitées, il est apparu que, dans tous les domaines, la finalité de la réalité virtuelle est de permettre à un usager d’agir physiquement dans un environnement artificiel, ce dernier étant créé numériquement pour être modifiable. Pour y agir physiquement, il faut déjà que l’usager y soit immergé, ce qui se fait via certains de ses sens. Et son activité physique se réalise par ses actions motrices (musculaires). Donc, en termes plus précis, plus scientifiques, nous parlerons d’activités sensorimotrices, au lieu d’activités physiques. Évidemment, si concrètement, techniquement il s’agit de proposer une activité sensorimotrice à une personne, il en découle aussi des activités cognitives (mentales) qui peuvent être le but recherché de l’application, les activités sensorimotrices n’étant alors qu’un moyen (figure 1).

Concernant l’environnement, artificiel au niveau sensorimoteur, celui-ci peut être totalement virtuel ou, dans les cas de la réalité augmentée, partiellement virtuel. La finalité que partagent depuis longtemps tous les acteurs travaillant dans ce domaine, est en conséquence  :

La finalité de la réalité virtuelle est de permettre à une personne, ou à plusieurs, des activités sensorimotrices et cognitives dans un environnement artificiel, créé numériquement, qui peut être imaginaire, symbolique ou une simulation de certains aspects du monde réel.

Cette définition précise que nous avons trois cas théoriques, fournissant des potentialités différentes pour les applications : créer un monde imaginaire (applications artistiques), exploiter des entités symboliques ou simuler certains aspects du monde réel. Pour les applications industrielles, nous exploitons le troisième cas, mais notons que des applications peuvent également bénéficier d’entités symboliques :

  • pour représenter des phénomènes physiques à assimiler par l’utilisateur ;

  • pour représenter symboliquement le temps. Classiquement, pour le déroulement temporel d’événements ou d’étapes, un diagramme chronologique est facilement visualisable symboliquement pour éclairer l’utilisateur ;

  • pour représenter symboliquement des espaces. Par exemple, dans une formation d’opérateurs sur une chaîne de montage se réalisant virtuellement, des indications symboliques peuvent signaler les zones dangereuses.

Depuis quinze ans environ, la réalité virtuelle est d’un usage quotidien pour aider à la conception dans certaines entreprises tandis que, pour d’autres, on est encore en phase de R&D. Pour les entreprises pionnières (automobile et aéronautique), il reste toutefois encore des recherches et des développements à effectuer pour certaines applications complexes. Un exemple d’application encore en R&D est la simulation d’un système de systèmes, comme le projet Sinetic, auquel notre équipe de recherche de Mines ParisTech a participé. Ce projet consiste à créer un simulateur d’un trafic de voitures autonomes, communicantes entre elles, et d’étudier, entre autres, le comportement d’un conducteur lors de certaines phases de conduite, grâce à la réalité virtuelle. Le système englobe un simulateur de trafic de voitures d’une ville, un simulateur de trafic à courte distance (zone d’un carrefour par exemple), des simulateurs des comportements dynamiques des voitures dans l’environnement routier, des simulateurs de comportement de conducteurs de conduite autonome et de conducteurs de conduite manuelle (ces derniers respectant plus ou moins le code de la route), un simulateur des communications entre véhicules (avec simulation des pertes de communications) et un simulateur de l’intérieur d’un véhicule où est immergé un vrai conducteur. Celui-ci doit, par exemple, sortir ou rentrer manuellement dans un peloton de voitures communicantes entre elles. Tous les simulateurs doivent fonctionner en synchrone. Un tel projet n’a pu être réalisé que grâce aux cinquante dernières années de R&D du domaine des simulateurs de transport.

La simulation de certains aspects du monde réel peut se décliner sous différents objectifs. Certaines activités en environnement artificiel sont proches des activités correspondantes en environnement réel, mais de quelle façon ? La similitude de l’environnement artificiel avec l’environnement réel n’est souvent réalisée que pour certaines modalités sensorielles, non pas qu’il y ait un obstacle technicoéconomique, mais parce que l’application ne l’exige pas. En exemple simple, il n’est pas nécessaire de simuler les accélérations et les vibrations sur le corps du conducteur d’une voiture pour tester l’ergonomie visuelle d’une planche de bord. La simulation visuelle peut suffire. Nous développerons au § 3 cette problématique essentielle en proposant une méthodologie qui a fait ses preuves. Toujours dans les généralités, en nous basant sur les fonctions cognitives humaines, les applications industrielles ont pour objectif de :

  • concevoir les applications permettant aux ingénieurs de concevoir ou d’expérimenter certaines propriétés d’un produit pour évaluer sa conception avant sa fabrication réelle. Cela concerne aussi la conception ou la modification des processus industriels, telles que les chaînes de montage pour évaluer l’aménagement des machines, l’accessibilité, l’ergonomie des postes de travail, etc. ;

  • apprendre avec le but d’immerger un apprenant dans un environnement artificiel visant à lui enseigner le fonctionnement d’un procédé industriel complexe, d’une opération de maintenance, etc. ;

  • comprendre. Il s’agit de faciliter la compréhension d’événements, de phénomènes ou d’un ensemble de données complexes, en immergeant l’utilisateur et en lui permettant d’agir sur ces données dans un environnement virtuel les représentant. Pour les industries chimiques et pétrolières, la simulation visuelle de processus complexes n’est pas forcément suffisante et il faut permettre à l’usager de pourvoir interagir sur les données (l’essence même de la réalité virtuelle). En exemple classique et exploité depuis vingt ans, la simulation, via un CAVE (Cave Automatic Virtual Environment : ensemble de 3 à 6 grands écrans entourant l’usager) (figure 11), des puits de forage et des couches géologiques, permet aux différents corps de métiers (géologues, sismologues, foreurs…) d’interagir avec leur modèle du sous-sol pour faire les bons choix de forage lors de revue de projets.

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KEYWORDS

immersion   |   virtual reality   |   maintenance   |   augmented reality   |   design   |   interaction   |   evaluation

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-te5965


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - FUCHS (P.) -   Les interfaces de la réalité virtuelle, éditeur AJIIMD.  -  ISBN 2-9509954-0-3, 210 pages (1996).

  • (2) - FUCHS (P.) -   Les casques de réalité virtuelle et de jeux vidéo.  -  Presses des Mines, 244 pages, ISBN : 978-2-35671-396-4 (2016).

  • (3) - WEISTROFFER (V.) -   Étude des conditions d’acceptabilité de la Collaboration Homme-Robot en utilisant la Réalité Virtuelle.  -  Thèse de l'École des Mines de ParisTech (2014).

  • (4) - LOURDEAUX (D.) -   Projet V3S coordonné.  -  Heudiasyc, UTC, https://www.hds.utc.fr/~dlourdea/dokuwiki/fr/v3s.

  • (5) - LOURDEAUX (D.) -   Outils logiciels de modélisation de l’activité humaine.  -  Heudiasyc, UTC, https://www.hds.utc.fr/~dlourdea/dokuwiki/fr/humans.

  • ...

1 Annuaire

Association Française de Réalité virtuelle et de réalité augmentée (AFRV)

http://www.af-rv.fr/

HAUT DE PAGE

2 Sites internet

Chaire robotique et réalité virtuelle – PSA Peugeot Citroën et Mines ParisTech

http://chaire-rrv.fr

Travaux de recherche

http://chaire-rrv.fr/axes-de-recherche

Starbreeeze

https://www.starbreeze.com/

Haption

https://www.haption.com

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Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


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