Pixyz で 3D データを Unity Industry に取り込む

没入型体験のために Unity Industry と Pixyz を活用して 3D データを取り込む

注意：Pixyz 製品スイートの名前が Unity Asset Transformer に変更されました

Unity が委託した engineering.com のホワイトペーパーを入手：リアルタイム 3D のために CAD データを取り込む。

はじめに：なぜリアルタイム 3D なのか

Industry 4.0 の利点を最大限に引き出し、市場での競争力を維持するために、リアルタイム 3D に注目する製造会社は増えています。製品設計から工場現場の最適化、トレーニング、マーケティングなど、ワークフローのあらゆる段階で非常に貴重な技術になりつつあります。

Unity のような主要なリアルタイム 3D 開発プラットフォームがゲームコミュニティから生まれたことは驚くべきことではありません。入力にリアルタイムで適応する動的な 3D 環境を操作する没入型の体験は、エンジニアにとってもゲーマーにとっても同じくらい有用で、エンジニアにとっても実世界の製品を市場に投入するうえでのメリットとなります。

リアルタイム 3D アプリケーションの導入は、製造業に現実世界のメリットをもたらします。これには、研究開発のタイムラインを短縮すること、コストのかかる物理的なプロトタイプへの依存を減らすこと、生産サイクルの早い段階で設計の欠陥を検出して修正すること、シミュレートされた環境で自動化されたシステムのトレーニングを可能にすること、より効果的な作業者トレーニングソリューションを展開すること、顧客とより効果的に関わることが含まれます。

幸いなことに、多くのメーカーにとって、リアルタイム 3D を業務に統合することは想像以上に簡単です。製造メーカーは、没入感のある魅力的でインタラクティブなリアルタイム 3D 体験の実現に必要なデータの多くを、既存の CAD（コンピュータ支援設計）ファイルとして既に持っています。データ最適化のための Unity Asset Transformer とリアルタイム 3D アプリケーション開発のための Unity プラットフォームを含む Unity Industry ソフトウェアパッケージは、これらの CAD ファイル内のリッチで洗練されたデータをまとめて合成し、インタラクティブで直感的な方法で表示できます。

このホワイトペーパーでは、リアルタイム 3D が、CAD データを革新的な新しい方法で再利用できるようにすることで、エンジニアやメーカーにどのようなメリットをもたらすかを説明します。適切なソフトウェアがデータ統合における課題をどのように解決し、トレーニングや共同業務、デジタルマーケティングにおいて、CAD データがどのようにリアルタイム 3D アプリケーションを実現できるかについて、詳細に記述しています。

リアルタイム 3D のために CAD データを取り込む

エンジニアはすでにビジュアライゼーションツールとして CAD テクノロジーを使用しています。Catia や SolidWorks、Fusion 360 のような設計アプリケーションは、製造メーカーが実際のコンポーネントの、詳細で正確かつ複雑な 3 次元のデザインを作成することを可能にする、非常に高性能なソフトウェア製品です。これらの豊富なデータを含む設計ファイルは、主に CNC マシンや 3D プリンターなどの製造ツールが製品を作るために使用することを想定しています。

しかし、CAD ツールの精度レベルは、リアルタイム 3D アプリケーションでは複雑すぎて処理できないことがあります。CAD モデルは、より芸術性を重視したモデルとは対照的に、非常に詳細かつ複雑でデータが豊富なため、最適化をしない限り、リアルタイム 3D 環境のパフォーマンスを損なうことなくスムーズにレンダリングすることは不可能です。リアルタイム 3D プラットフォームは、通常、複雑さや詳細さよりも俊敏性と迅速なレスポンスタイムを重視する体験を生み出します。

しかし、これはリアルタイム 3D アプリケーションを開発する際に、メーカーがゼロから始めなければならないということではありません。その逆です。既存の CAD ファイルは、インパクトのある 3D 体験を作成するために再利用できる豊富なデータリポジトリです。そのデータを有効に活用する鍵は、CAD データを取り込み、リアルタイム環境で使用できるように最適化することです。このプロセスにより、複雑な 3D モデルが、スマートフォンからバーチャルリアリティ（AR & VR）ヘッドセットまで、あらゆる種類のコンピューティングデバイスや機能に適した軽量表現に変換されます。

適切なツールがなければ、CAD データをリアルタイム 3D 用に最適化するのは、退屈で非常に複雑なプロセスです。例えば、リアルタイム 3D の精度と敏捷性の理想的なバランスを取るために、デザイナーは手作業で頂点をマージし、面を削除し、モデルの様相を再作成しなければなりません。しかし、製造メーカーは、Unity Asset Transformer のようなデータ最適化ツールを採用することで、より簡単にこのバランスを達成することが可能です。Unity Asset Transformer は、CAD モデルをインポートし、リアルタイム 3D アプリケーションの精度と品質を維持しながら、その複雑さ、密度、ファイルサイズを削減できる専用ツールを備えています。

Unity Asset Transformer は、CAD ファイルからパラメトリックサーフェス（NURBS）データを取り込み、Unity やその他のリアルタイム 3D プラットフォームで使用されるポリゴンメッシュデータに変換します。

Unity のテクニカルマーケティングマネージャーである Mark Schoennagel 氏は、engineering.com に次のように述べています。「Transformer は、NURBS データをポリゴンに変換するのに最適です。ゲームエンジンは常にポリゴンを扱ってきましたが、同時に CAD は常に製造メーカー向けに限りなく滑らかな表面を作成することに取り組んできました。この 2 つはまったく異なる分野ですが、Unity Asset Transformer の素晴らしいところは、この 2 つの世界を橋渡しすることです。」

Unity Asset Transformer は、SolidWorks、Revit、Creo、NX などの最も一般的な設計アプリケーションを含む、約 40 の CAD ファイルフォーマットをサポートしています。Pixyz 独自の CAD モデル最適化アルゴリズムは、テクスチャ付きプロキシメッシュを生成し、リアルタイム 3D 体験に表示されない隠れたメッシュを削除し、変換中にメッシュをマージして修復することができます。さらに、詳細度（および結果として得られるポリゴン数）を手動で調整したり、自動的に最適化したりできます。

「メーカーやエンジニアの方には、Unity Asset Transformer をワークフローに組み込むことを強くお勧めします。さまざまなユースケースに合わせて、さまざまな品質レベルでテッセレーションされたデータを生成することができます」と、Frantz Lasorne 氏は engineering.com に語りました。

Lasorne 氏は、拡張現実（XR）技術を活用して強化された消費者体験を制作することを専門とする Visionaries 777 の共同創業者であり、もう 1 つのメリットについても説明しています。「このアプローチにより、外部ベンダーとのテッセレーション済みデータの共有が簡素化され、機密性の高い CAD データを提供する必要がなくなります」と彼は言います。

これらの最適化されたモデルは、多くのシナリオで非常に便利ですが、Unity のようなビジュアライゼーションエンジンに取り込めば、飛躍的に強力になります。Unity では、これらのモデルは、技術的な面を表現するデータから、製品の魅力的なビジュアライゼーションや、アプリケーションとして開発され、さまざまなユースケースに展開できるシーンへと変換されます。

リアルタイム 3D：さまざまな業界のゲームチェンジャー

リアルタイム 3D アプリケーションは、さまざまな業界のエンジニアやメーカーにとって非常に価値のあるものとなっています。以下のユースケースは、トレーニングやガイダンスの強化、リモートワーカーのための共同作業ツールとしての機能、インタラクティブな製品コンフィギュレーターによるマーケティングの変革など、この技術がどのように利用できるかを説明しています。

トレーニングとガイダンス

Scope AR の CEO、Scott Montgomerie 氏は engineering.com に次のように述べています。「目の前に表示される情報を、コンテキストに応じた方法で視覚的に見ることは、特定のタスクについて学んだり、ガイドしてもらったりするのに最適な方法です。Scope AR は、航空宇宙産業や防衛産業などのトレーニング、製造、メンテナンスのユースケースに対応する、スケーラブルでエンタープライズ対応の AR（拡張現実）コンテンツ制作ソリューションを提供します。

Scope ARにとって、Unity Asset Transformerは、3Dモデルに取り込んでカスタマイズされた手順を作成できるトレーニングおよびガイダンス コンテンツを構築するプロセスに不可欠なツールです。そのコンテンツはクラウドにアップロードされ、携帯電話やタブレット、ヘッドセットなど、さまざまなデバイスにダウンロードして利用することができます。

「ほぼすべてのメーカーは、作業者向けに作業の工程を示した紙の説明書を持っています」と Montgomerie 氏は言います。「しかし、指示を読んでから実行するまでの短い時間でも、人はミスを犯します。指示を誤解したり、手順を忘れてしまうこともあります。作業者がタスクを実行しているときに、それらの指示をフル 3D で目の前に表示することで、これらのエラーをなくし、作業者の作業を正確かつ効率的に遂行する能力を向上させることができます。」

世界最大級の建設会社であるSkanskaは、安全トレーニング プログラムの開発にUnityを採用しました。これにより、従業員は動的で目に見えないリスクをより意識できるようになります。目標は、事故を減らし、より安全な建設現場を作ることです。

リアルタイム 3D を使用すると、作業員を実際に危険にさらすことなく、シミュレートされた環境で「危険にさらす」ことができます。このようなトレーニングは、同じシナリオについて会議室で話し合うよりも、積極的な行動変容を引き起こすのにはるかに効果的です。Skanska 社は OutHere と協力し、作業者がリアルタイムで正しい決断を迫られる状況に置かれ、その決断の正否にかかわらず、その結果を体験できるような仮想シナリオを設計しました。このようなバーチャルトレーニングは、実際に危険にさらすことなく、事故が起こりそうだという現実的な感覚を与えて、作業者の感情を刺激することに成功しました。

リアルタイム 3D でコラボレーションを実現する方法

リアルタイム 3D テクノロジーの最も興味深い用途の 1 つは、拡張現実（XR）体験の開発です。エンジニアやデザイナーは、このユースケースをリモートチームによる仮想設計レビューやコラボレーションに採用し始めています。

Unity のようなリアルタイム 3D プラットフォームにより、ある都市の作業員は、別の大陸にいる同僚と同時に、反対側で製造された部品の内部に入ることができます。彼らは共通のバーチャル空間内で水車の 3D モデルの周りを歩き回り、一緒にトラブルシューティングを行うことができました。

Unity は、自社のプラットフォームがデータアクセスの民主化にどのようにつながったかを見てきました。これにより、通常は一部のパワーユーザーしか閲覧できないような情報を、より多くの人が閲覧できるようになりました。また、使用頻度が増えると、共有のリアルタイムバーチャル空間でコラボレーションする機会も増加します。

「現在、CAD データにアクセスするには、それなりの性能の CAD PC を持っている人に頼る必要があります」と、Unity のソリューションエンジニアリングマネージャーである Matthew Sutton 氏は engineering.com に語っています。「Unity は企業にいるあらゆるユーザーが CAD データにアクセスし、コンテキストに沿った形でデータを見ることを可能にします。」

バンクーバー空港局がUnityと協力して、北米の空港初のリアルタイム3Dデジタルツインを作成した理由の1つは、オペレーション全体のスタッフが協力してデータを分析できるようにすることです。

バンクーバー国際空港（YVR）は、そのデジタルツインを使用してリアルタイムデータと履歴データを取得し、重要な情報を 2D 環境と 3D 環境の両方でリアルタイムに表示しています。デジタルツインと統合された状況認識ツールにより、スタッフは空港の複雑な運営をよりよく理解できるようになりました。このツールは、データの異常から潜在的なセキュリティ状況、乗客の動き、天候、二酸化炭素排出量まで、あらゆるものを追跡します。

その結果、スタッフはデータに基づく意思決定を利用し、セキュリティから小売、輸送、カスタマーサービスまで、職務や空港の広いフットプリント全体にわたってより効果的にコラボレーションできるようになりました。空港スタッフは、リアルタイムで変化する状況認識を高めることで、ダイナミックな状況に対応できるのです。

没入型マーケティングのためのリアルタイム製品コンフィギュレーター

リアルタイム 3D は、製造企業が顧客とやり取りする方法に新しい選択肢をもたらし、企業が革新的な方法で製品を販売できるようにし、消費者が購入をカスタマイズする際の選択肢を広げています。

Schoennagel 氏は次のように述べています。「エンジニアリングに焦点を当てた複雑な実世界のデータを取得し、それを視覚化して製品を販売しています。「そこで出番となるのが Unity です。私たちは建物の物理的特性にこだわらず、ポリゴンをリアルに見せて、さまざまな環境で建物を宣伝することに関心を持っています。」

例えば、Unity は農業機械メーカーの AGCO と協力して、農家が購入体験をセルフガイドできる製品コンフィギュレーターで、受賞歴のある 3D Product Advisor を開発しました。農家は、ステップごとのインタラクティブな体験を通じて、重点を置く農業の分野、土地の種類や広さ、その他の関連要因など、自分たちのニーズを特定するための意思決定プロセスに誘導されます。そして、製品アドバイザーが製品を推薦し、農家はすぐに注文できる 3D バーチャル機械を構築することができます。農家は機械をバーチャル農業環境に配置し、機械の性能データを追跡して販売後のサポートを提供できるデジタルツインを作成することもできます。

Schoennagel 氏は、「トラクターは 800 個の個別の STEP ファイルで構成され、それぞれに何千ものコンポーネントが含まれています。「Unity Asset Transformer ですべてのファイルを変換しました。複雑で重い CAD データから、建設ラインやさまざまな平面など、エンジニアが残していく多くのデータをスマートに取り除くことができました。」

残りのデータは、コンフィギュレーターのようなアプリで使用するために最適化され、そのデータの 70 ～ 80% を顧客が使用するために自動化し、残りのデータは Unity が顧客のために調整しました。

世界的なインテリジェントモビリティソリューションサプライヤーである Brose Group も、Unity を使用してコンテンツ制作とマーケティング活動を合理化しています。

Brose は、リアルタイム 3D の専門企業である Visoric 社と協力して、260 種類以上の製品を含む包括的なカタログをリアルタイム 3D 環境に移行しました。これには、Catia で生成された CAD ファイルを、Unity Asset Transformer と他のソフトウェアを組み合わせて設定可能なリアルタイム 3D アセットに変換したものも含まれていました。

Brose は、Unity プラットフォームに全製品ライブラリを揃え、マーケティングや販売の目的でこれらのアセットを機敏に展開しています。Brose のバーチャルショールームでは、顧客が車両部品などの製品を詳しく調べたり、車両全体の文脈で見たりすることができます。

Visionaries 777 の Lasorne 氏は、「すべての有名ブランドがデジタルで完全な製品ポートフォリオを披露し、ユーザーがそれらをわかりやすいウェブページでリアルタイム 3D 体験できるようになる日もそう遠くはないでしょう」と予測しています。

まとめ：リアルタイム 3D を始めよう

自社のデータを視覚化し、これまでにない形で顧客と関わるための革新的な方法を求めているエンジニアや製造メーカーにとって、リアルタイム 3D はこの上なく魅力的な技術です。これらの企業は、簡単に利用できるツールを使用して、既存の CAD モデルのライブラリを使用してリアルタイム 3D アプリケーションを迅速に開発し、製品の設計とコラボレーション、トレーニングとガイダンス、マーケティングなどの利点を探ることができます。

Sutton 氏は、好奇心旺盛なエンジニアに Unity と Unity Asset Transformer をダウンロードして、使い慣れた既存の CAD 製品を使い始めることをお勧めします。「CAD データの一部を読み込み、シーンに配置し、いろんな角度から見てみると、どんなに簡単かがわかるでしょう」少し萎縮していると感じるかもしれない新規ユーザーは、Unity が提供する幅広い学習コンテンツを利用することができます。

リアルタイム 3D が急速に普及し、競争力のある差別化要因になりつつある今、エンジニアはこれらの最初の一歩を早く踏み出すことが賢明です。最近発表された Apple Vision Pro を例に挙げましょう。これは、デジタルコンテンツとユーザーの物理的空間とのシームレスな融合を実現する空間コンピューターです。Unityは最近、開発者向けのテンプレート、サンプル、その他のリソースを含むvisionOSのサポートを発表しました。これは、リアルタイム 3D 用に作られた無数のデバイスの 1 つに過ぎません。

エンジニアは生まれながらの 3D ビジュアライザーですが、リアルタイム 3D はメンタルモデルを強化し、同僚、クライアント、一般の人々とのコミュニケーションを円滑に進めるのに役立ちます。