Alle Beiträge von Björn Schuster

Einsatzgebiete von VR und AR in Unternehmen

Wir begleiten Unternehmen auf dem Weg der digitalen Transformation, denn Augmented Reality ist zukünftig auch in der Bauindustrie sowie bei Service- und Wartungsaufgaben nicht mehr weg zu denken. Facility Management-Softwarelösungen werden immer feinere Daten zur Verfügung stellen und ermöglichen so eine schnelle Informationsbereitstellung. VR und AR werden sich nahtlos in unsere tägliche Arbeit einfügen und bei verschiedenen Verkaufs- und Serviceprozessen zum Einsatz kommen. Im Zuge des gemeinsamen Forschungsprojektes „Cyber-Physical Manufacturing Facility Management (CyPhyMan)“ mit der Technischen Universität Dresden sind verschiedene Szenarien entstanden

Virtuelle Realität im Verkaufsprozess

Die virtuelle Realität wird zukünftig in komplexen Verkaufsprozessen unterstützen. Ein naheliegendes Beispiel betrifft alle Objekte und Dinge, die erklärungsbedürftig sind oder erst den Fertigungsprozess durchlaufen müssen. Kundengespräche beim Verkauf von Neuwagen in der Automobilbranche oder von Maschinen und Anlagen lassen sich so virtuell simulieren. Das Ganze geht soweit, dass der Auftraggeber seine vollständige Fertigungsstraße mit VR-Technologie im Vorfeld betrachten kann. Der klare Vorteil im Verkaufsgespräch ist, dass das fertige Produkt bzw. das Referenzobjekt bei Maschinen komplett betrachtet werden kann. Virtuelle Realität wird auch bei Einrichtungshäusern und Architekten positiv aufgenommen. Mit virtuellen Rundgängen durch das geplante Haus oder neu gestaltete Zimmer lassen sich bereits im Vorfeld Emotionen wecken und Kaufentscheidungen kräftigen. Letztlich stärkt der Einsatz von VR die eigene Kompetenz beim Kunden und sorgt sicher auch für einen gewissen „Aha-Effekt“.

Virtuelle Realität bei der Einarbeitung an Maschinen und Anlagen

Mitarbeiterschulung mit Microsoft HoloLens-Brille
Mitarbeiterschulung mit Microsoft HoloLens-Brille

Die Fertigungsindustrie ist vielseitig in der Abarbeitung von Aufträgen mit unterschiedlichsten Maschinen. Eine VR-Brille kann hier die Einarbeitung eines neuen Kollegen unterstützen. Die reinen Grundlagen zur Bedienung, das Kennenlernen der technischen Daten und erste Versuche an der neuen Maschinen zu arbeiten können über eine VR-Brille gelöst werden.

Der Vorteil daran ist, dass der neue Kollege die Maschine dazu nicht einmal gesehen haben muss. Er kann sich mit der VR-Brille in die virtuelle Welt begeben und dort lernen. Für solche komplexen Prozesse ist ein VR-Cave erforderlich, in welcher sich der Anwender bewegt.

Der begehbare VR-Raum ermöglicht ein vollständiges Eintauchen in die virtuelle Umgebung. Ein VR-Cave kann für vielfältige Anwendungen genutzt werden, was vom Design des Interieurs im Automobilbau über die Gebäude- und Landschaftsarchitektur bis hin zur realistischen Darstellung von Maschinen und Robotern geht. Die virtuelle Lernsimulation kann bei bestehenden Maschinen aber auch zum Anlernen von neuen Maschinen genutzt werden, wenn sich diese noch in der Herstellung befinden.

Virtuelle Realität bei der Kollisionsuntersuchung von Werkstücken

Stellen Sie sich vor, Sie können mit der VR-Brille Ihr zu fertigendes Werkstück von allen Seiten betrachten. Im Bereich der Fertigung (CAM) kann die virtuelle Visualisierung helfen, im Vorfeld zu prüfen, ob das zu bearbeitende Werkstück bzw. der Fräser oder Bohrer im Zuge des Bearbeitungsprozesses nirgendwo anstößt. Eine Kollisionsuntersuchung umfasst dabei alle möglichen Eventualitäten zum Werkstück und der direkten Umgebung, wie die Einspannvorrichtung, den Bohrer oder Fräser. Ein weiteres Beispiel zur Kollisionsuntersuchung kommt im Automobilbau zum Einsatz. So wird die Freizugänglichkeit des Motors oder anderer Bauteile im Vorfeld geprüft.

Augmented Reality in der Produktion

Handsteuerung mit Microsoft HoloLens
Handsteuerung mit Microsoft HoloLens

Die Maschinen der neuesten Generationen sind mit unterschiedlichsten Mess- und Regelsystemen ausgestattet. Die Sensoren erfassen wie viele Meter Metall bereits bearbeitet wurden, wie schnell der Fräser dreht, wie hoch die Temperatur auf einer Welle ist oder welche Stückzahl noch benötigt wird. Diese Daten werden an einen zentralen Server gesendet und gespeichert. Die vernetzte Industrie kommt anhand dieses Beispiels der Nutzung von Augmented Reality ebenfalls entgegen.

Der Werker, der eine AR-Brille nutzt, kann sich während seiner normalen Arbeit Echtzeitdaten auf die Brille einspielen lassen. Die Abfrage der Echtzeitdaten kann nach Befehl des Werkers erfolgen oder auch von der Blickrichtung abhängig sein. Wie läuft das? Der Werker schaut seine Maschine an und fokussiert den Blick auf eine drehende Welle. Nach kurzer Zeit bekommt er die Drehzahl und Temperatur der Welle in der VR-Brille angezeigt. Genau dieses Überblenden der realen Welt mit Zusatzinformationen durch computergenerierte sensorische Eingaben ist das AR-Prinzip.

 

Augmented Reality für Wartung und Instandhaltungsservices

Bei der Wartung von Maschinen ist mit Augmented Reality der Vorteil gegeben, dass sich in das Sichtfeld des Werkers zusätzliche Informationen projizieren lassen. Angefangen beim Drehmoment, wie stark die Schraube wieder angezogen werden muss, bis hin zur Darstellung des Wartungsplanes in digitaler Form. Durch die Darstellung der digitalen Wartungspläne entfällt der Gang zum Arbeitsplatz. Treten im Zusammenhang der Wartung Fragen zur Konstruktion auf, kann er zusätzlich die vorhandenen Konstruktionsdaten abfragen. Die AR-Technologie unterstützt den Weg zu einer papierlosen Wartung. Mit unserer Facility Management Software SPARTACUS FM haben wir auf der diesjährigen INservFM in Frankfurt a. M. unsere intelligente Kaffeemaschine AR-tauglich gemacht. Die Besucher konnten live eine Wartung mit Zustandsangaben der vernetzten Kaffeemaschine erleben.

Werden uns erweiterte und virtuelle Welten helfen?

VR- und AR-Brillen werden unsere Zukunft erleichtern. Sie werden uns dabei helfen, Neues besser auf eine visuelle Art zu verstehen. Dabei werden wir lernen müssen, dass sich die Welten zwischen Realität und Virtualität vermischen werden. VR und AR werden uns privat und beruflich neue Einblicke geben. Wie bei jedem neuen Produkt gibt es auch bei dieser Technologie noch Potenzial. Heutige Brillen besitzen unterschiedlich verbaute Technik. Dabei kann es vorkommen, dass diese nicht fehlerfrei die Umgebung entsprechend der Kopfbewegung darstellen. Das Ergebnis sind Ruckler oder Bildhologramme. VR- und AR-Brillen der aktuellen Generation sind noch mit Anschlusskabeln zur Energieversorgung ausgestattet. Erste Modelle mit verbauten Akkus, wie z. B. die Microsoft HoloLens, gibt es bereits am Markt, sind von Dauer der Nutzung aber noch nicht ausgereift. Trotz dieser kleinen Kinderkrankheiten wird uns auf dem Weg der Digitalisierung eine VR/AR-Brille nicht mehr von der Seite weichen.

Bildquelle: N+P Informationssysteme GmbH

Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette im Mittelstand

Ein Ansatz dabei ist die Verknüpfung von Plan-Daten aus dem ERP-System mit Live-Daten aus der Fertigung. Eine schrittweise Digitalisierung des Informationsnetzwerkes im Unternehmen wird so vorangetrieben. Auch der Mensch wird dabei nicht außer Acht gelassen und bei der Überwachung und Steuerung der Prozesse sowie der Beherrschung von Abweichungen unterstützt. Dies ist die Basis für eine kontinuierliche Produktivitätssteigerung.

Ausgangslage:

Welche Zielstellung galt es zu lösen?

Einerseits können durch die erzielte Transparenz in den Produktionsabläufen ungenutzte Potenziale aufgedeckt werden. Andererseits erfolgt durch die Automatisierung von Prozessen eine Reduzierung von Durchlauf-/Bearbeitungszeiten, was somit zu einer höheren Produktivität führt. Beide Effekte dienen der besseren Wirtschaftlichkeit in den Anwendungsunternehmen.

Welcher konkrete Nutzen ergab sich?

Für unsere Kunden bieten Industrie 4.0-Lösungen die Möglichkeit, bisher ungenutzte Potenziale zu analysieren, um die Produktionsabläufe zu optimieren und transparenter zu gestalten. Fehler in der Herstellung werden sofort erkannt und Ausschussteile umgehend aus dem Produktionsdurchlauf aussortiert. Den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern steht durch den digitalen Fluss die richtige Information zur richtigen Zeit am richtigen Ort zur Verfügung.

Wie lässt sich der Industrie 4.0-Lösungsansatz beschreiben?

Durch die Einführung der Lösung „NuPMES“ bei Kunden inkl. der Integration in das ERP-System „APplus“ erfolgt eine Verknüpfung aller relevanten Prozessdaten. Durch die Verknüpfung von Prozessinformationen aus „NuPMES“ und den übergeordneten Auftragsdaten können das herzustellende Produkt identifiziert und die nächsten Fertigungsschritte inkl. der erforderlichen Prozessparameter gesteuert werden. Die Produktion wird so vom Beginn der Herstellung über die Durchführung bis zum Abschluss in einem zentralen System gemanagt und überprüft.

Ergebnisse:

Was konnte erreicht werden?

Durch die Vorgabe und durchgängige Dokumentation der Prozessparameter sowie die automatische Aussteuerung fehlerhafter Bauteile, steigt die Prozessqualität und -transparenz deutlich. Außerdem macht die ausführliche Dokumentation eine Rückverfolgung der schadhaften Bauteile möglich, um vorgelagerte Prozessschritte zu überprüfen und zu verbessern. Insgesamt ergibt sich eine hohe Flexibilität beim Produktionswechsel, so dass die Produktion in der Folge den DIN-Anforderungen gerecht wird. So konnten bei Kunden die Stückzahlen um ca. 80 % gesteigert werden, während die Personalstärke nahezu gleich geblieben ist.

 Erfolgsfaktoren:

Was können andere davon lernen?

Entscheidend für den Erfolg war eine sehr enge Kooperation zwischen dem Anwender und uns als Systemanbieter. Durch einen regelmäßigen Austausch und die gemeinsame Definition von langfristigen Unternehmenszielen, konnte eine Lösung eingeführt werden, welche auch nachhaltig wirtschaftliche Ergebnisse erzielt. Ein weiterer entscheidender Schritt war die frühzeitige Einbindung der Mitarbeiter.

Highlight der Anwendung

Die Zufriedenheit kann mit folgenden Worten des Kunden belegt werden: „Durch die Einführung der N+P-Automatisierungslösung können wir heute jederzeit sagen, welches Produkt, mit welcher Anlage und welchen Parametern, zu welchem Zeitpunkt, von welchem Mitarbeiter gefertigt wurde. Weiterhin konnten wir gemeinsam mit N+P durch die Optimierung unserer internen Organisation eine Steigerung in unseren Produktionszahlen um 80 % erreichen.“ Das hier aufgezeigte Beispiel ist ebenfalls auf der Plattform Industrie 4.0 veröffentlicht.