最新it技術のプラント保修解体技術のプラント保修...

最新IT技術のプラント保修解体最新IT技術のプラント保修・解体作業支援への応用の可能性作業支援への応用の可能性

京都大学大学院エネルギ科学研究科京都大学大学院エネルギー科学研究科

石井裕剛 ([email protected])

Outline

プラント運転・保修・解体の現状拡張現実感技術環境計測・認識技術環境計測・認識技術モバイルデバイス技術作業効率化から人間強化へ今後の展望

Kyoto UniversityKyoto University11

今後の展望

自己紹介

最近の主な研究テーマ

プ知的オフィス作業のプロダクティビティ維持・向上

環境配慮行動促進

拡張現実感のプラント解体作業支援への応用

拡張現実感関係の共同研究拡張現実感関係の共同研究

拡張現実感のプラント解体作業支援への応用（日本原子力研究開発機構）（日本原子力研究開発機構）

広域トラッキング技術の開発（ノルウェー・エネルギー技術研究所）（ノルウェー・エネルギー技術研究所）


本講演の概要

プラント運転・保修・解体の現状

拡張現実感技術

拡張現実感技術とは？

当研究室の過去の研究事例紹介

環境計測・認識技術環境計測認識技術

RGB-Dカメラ、画像処理、点群処理等々

モバイルデバイス技術モバイルデバイス技術

HMD、タブレット等々

作業効率化から人間強化へ作業効率化から人間強化へ

今後の展望


プラント運転・保修・解体の現状

石油・ガス・化学・発電などのプラント

新規に設備投資をすることに限界

メンテナンスによる設備延命が必要

特に発電プラントは、

コスト削減が今まで以上に急務

さらに、

熟練者が減少熟練者が減少

そもそも働ける日本人が減ってきている

●人材が流動的●人材が流動的●少人数・非精鋭

厳しい条件下での運用になる


これまでのIT導入アプローチ

プラント運転

自動化が進展

保守・解体

メンテナンス情報・設備情報を電子化して一元管理

インターネット・イントラネットで遠隔連携や遠隔保守人間生活工学研究センター石油プラント保守点検支援

東芝遠隔運転保守サービス(e-TOPSTM) など

●これまでのIT化は、主に電子化・ネットワーク化●情報の共有時間場所の隔たりを埋める●情報の共有、時間・場所の隔たりを埋める

作業の効率化人間能力増強が必要

これからは


作業の効率化人間の能力増強が必要

拡張現実感とは張

実世界映像

合成された映像

コンピュータ生成仮想物体

HMD等による参照

コンピュータで生成した仮想の物体や情報を、あたかも現実の世界に存在するかのように見せることで、現


も現実世界存在するう見る、現実の世界を拡張する技術

拡張現実感とは

どの位置や方向から見ても、情報が現実世界のある定また位置に存在するように見える

張

ある定まった位置に存在するように見える

短時間で直観的に情報提供を行えるようにするためのインタフェス設計のアイデアの種

Kyoto UniversityKyoto University

インタフェース設計のアイデアの一種

77

拡張現実感の採用により可能になること張

１．現実世界における３次元的な位置や方向を分かりやすく示すことができる分かりやすく示すことができる作業対象物の発見支援、危険箇所の気づき支援

目的地までのナビゲション

２. 通常は見えないものを見えるようにできる

目的地までのナビゲーション

３現実世界と仮想世界（３次元ＣＡＤデタ等）の間の３. 現実世界と仮想世界（３次元ＣＡＤデータ等）の間の比較を容易にできる


３次元的な位置や方向の提示

作業対象物の発見支援

UP

HMD

紙のマニュアル拡張現実感

○作業効率の向上○ヒマンエラの減少


○ヒューマンエラーの減少

３次元的な位置や方向の提示

危険箇所の気づき支援


危険箇所の表示


作業現場までのナビゲーション危険箇所の表示






建築物設計案の可視化

放射線の可視化

３現実世界と仮想世界（３次元ＣＡＤデタ等）の間の

物の透明化

３. 現実世界と仮想世界（３次元ＣＡＤデータ等）の間の比較を容易にできる










物の透明化



物の透明化

構造物内部の可視化配管の内部状態の可視化構造物内部の可視化配管の内部状態の可視化










物の透明化



現場と管理データの間の異なっている箇所の発見支援

現実世界と管理データとの比較

実世界の配管データベース上のＣＡＤ


拡張現実感を用いた解体実施支援システム拡張現実感を用いた解体実施支援システム


解体作業を実施する際の問題点

切断箇所のマーキング時

作業終了時作業の反映マキング時

正確な記録が紙面からデタベ面倒・難しいデータベースへの

転載が面倒どこ切るの?切るの

作業業監督

指示書


ＡＲを用いた解体情報参照支援情援

重畳画像重畳画像

カメラの映像カメラの映像

切断カメラ断禁止箇

切断箇作

カメラ

３次元CADモデル

→箇所↓

箇所

解体対象機器

作業監督

小型パソコン


３次元CADモデル

ＡＲを用いた解体進捗記録支援

重畳画像

録

作業開始前の解体対象の状態解体対象の状態

解体対象の現状と３次元ＣＡＤモデルとを３次元ＣＡＤモデルとを比較し、異なっている箇所を電子ペンで指示所を電子ンで指示


動作例


拡張現実感を用いた解体準備支援システム拡張現実感を用いた解体準備支援システム


解体作業計画を立てる際の問題点

足場・グリーンハウス設置位置決定

必要資材量の見積もり

作業内容の伝達ハウス設置位置決定見積もり

この場所に足場をどのくらいのどうやこの場所に足場を

置いてあの場所に手が届く？

どのくらいの資材が必要？

どうやって説明する？


ＡＲを用いた解体作業計画立案支援グリーンハウスや足場の設置を現場で視覚的に検討可能

（作業手順書や作業用要領書の作成を支援）

マーカマーカ板

マーカ板操作者

（作業手順書や作業用要領書の作成を支援）

（カメラ位置

推定用）

カ板

カメラ

解体作業現場

タブレットタブレットＰＣ

三脚

タブレットＰＣ画面上に表示される映像（足場の重畳表示）

システム


三脚システム操作者

動作例


環境計測・認識技術

● 拡張現実感等のアイデアは昔から存在● 重要なは● 重要なのはコンテンツ● 安価にContext awareにする技術が台頭

環境計測技術

RGB-DカメラRGB Dカメラ

レーザスキャナ

DTAMDTAM

環境認識技術環境認識技術

画像からの物体認識

点群からの物体認識

Kyoto UniversityKyoto University

点群からの物体認識

2626

RGB-D(RGB-Depth)カメラ( p )通常の赤・緑・青の色情報に加えて、各画素の奥行情報をリアルタイムに取得情報をリアルタイムに取得


RGB-Dカメラが安価に

RGB-Dカメラ自体は昔から入手可能

但し高価（数百万円）

Microsoft Kinectの販売により安価に入手可能(数万円程度)

インタラクションの研究者が競ってRGB-Dカメラを用いインタラクションの研究者が競てカラを用て研究

移動車・者に搭載することにより環境形状・色を取得移動車者に搭載することにより環境形状色を取得


RGB-D SLAM


Real-time appearance-based SLAM for RGB-D sensor (I3S CNRS, France)http://www.youtube.com/watch?v=pPVQB2EUUCk

レーザスキャナによる環境点群の取得

2Dレーザスキャナ

カラーカメラ

スキャナ

電動雲台雲台


計測点群例

GPU コンピューティング

高性能GPUの登場により計算能力が安価に

画像処理で高性能GPUが使えるようになった

アルゴリズムの処理速度

アルゴリズムの安定な実行に必要な処理速度>

リアルタイムで実行可能なアルゴリズムが増加

SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）カメラ１台でカメラ自身の位置・方向の推測と環境の密な３次元点群の取得を実現


DTAMマーカレス＆非平面状＆同時に形状計測

カメラのみで３次元の形状情報をリアルタイムで計測カメラのみで３次元の形状情報をリアルタイムで計測


http://www.youtube.com/watch?v=Df9WhgibCQAR. A. Newcombe, S. J. Lovegrove and A. J. Davison, Imperial College London, UK

画像や点群からの物体認識

Wonwoo Lee, Nohyoung Park, Woontack Woo :


http://www.youtube.com/watch?v=TgnocccmS7UGwangju Institute of Science and Technology, Korea

フリー＆オープンソースのライブラリ PCL（Point Cloud Library） VTK (Visualization Tool Kit) VTK (Visualization Tool Kit)


PCL and ParaView Demonstration http://www.youtube.com/watch?v=BZBQXcBvHW0

モバイルデバイス

iPhone & iPad Google Glass

急速に普及（iPhoneは2007年6月 iPadは2010年4月）

試験的に専門家が用いるのと一般の人が大量に使い始めるの

急速に普及（iPhoneは2007年6月、iPadは2010年4月）

Google Glassは来春には販売の予定


試験的に専門家が用いるのと般の人が大量に使い始めるのとは大きく違う

つまり・・・

技術が成熟してきた

情報提示デバイスとしてiPadや超軽量HMD環境計測・認識技術が新しい段階を迎えようとしている

情報の取得・更新のタイムサイクル

環境モデリングの頻度・詳細度中長期サイクルでは今までも行われてきた

プラント設計時の設計情報、設備保守経歴情報

＝＞準リアルタイム更新・手作業のため抜け落ちの危険性

点検時の現場映像点検時の現場映像

＝＞蓄積のみ（つかえそうで使えない）


これからの支援環境

情報の取得・更新が秒単位＋状況理解が加わる

プラント運転保守解体のやり方が大きく変わる可能プラント運転・保守・解体のやり方が大きく変わる可能性がある

ガ状況依存ガイダンス

必要な時に必要な形で情報が提示される

「データベースを検索」という意識は無くなる？


今後の展望展

日本では、

エンターテインメントへの応用が主

プラントの運転・保守・解体に本格的に利用しようとする動きが非常に少ないが非常に少ない情報漏えいを恐れてiPadの利用を禁止しているプラントもある

海外では、いくつかプロジェクトが動いている

M VAR (EU f d d j t)ManuVAR (EU-funded project) Leonardo da Vinci Projects (EU-funded project)

M t i F h f 等の企業研究機関Metaio, Fraunhofer等の企業・研究機関

日本はどうすべきか？Kyoto UniversityKyoto University3838

日本はどうすべきか？

最新it技術のプラント保修解体技術のプラント保修...

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