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Bild: iStock, Zapp2Photo

AR für die Industrie und Service-Anwendungen Augmented Reality im IIoT

20.10.2017

Augmented Reality, also die erweiterte Realität, gewinnt zunehmend an Fahrt und geht weit über Spiele wie Pokémon GO und Unterhaltungsangebote hinaus. Erweiterte Realitäten gestalten die Zukunft des Internets der Dinge und verändern das Leben und den Umgang mit alltäglichen Dingen – und findet zunehmend in der Industrie und bei Service-Anwendungen Einsatz.

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Das Internet der Dinge und das Maschinelle Lernen wirken sich bereits stark auf die Art aus, wie wir Dinge betreiben, pflegen und warten. Mit der erweiterten Realität – häufig auch als Augmented Reality oder kurz AR bezeichnet – gibt es nun eine Technologie auf dem Markt, mit der es uns gelingt, unsere Interaktionen und Erfahrungen ebenfalls zu modifizieren. AR erlaubt, mit digitalen Informationen in Form von Computergrafiken die reale Ansicht der physikalischen Welt zu überlagern. Mit anderen Worten: Digitale und physikalische Welten werden in einer vereinten, visuellen Erfahrung zusammengeführt. Der explosive Anstieg bei intelligenten, mobilen Endgeräten wie Smartphones und Tablets sorgt dafür, dass AR in der Mitte der Gesellschaft ankommt. Zudem ist mit der Microsoft HoloLens die erste tragbare binokulare AR-Brille im Handel frei verfügbar.

In den nächsten 12 bis 18 Monaten erwartet uns jedoch eine Explosion bei weiteren tragbaren Geräten von Unternehmen wie ODG, Microsoft, Magic Leap, Oculus, Epson und vielen anderen.

Hardware alleine reicht nicht

Diese in der Hand oder am Körper getragenen Geräte sind notwendig, reichen aber allein noch nicht aus. Man benötigt Anwendungen, um damit echten Mehrwert zu erzielen – Anwendungen, die erweiterte, digitale Inhalte für die physikalische Welt generieren und anreichern. Diese können beispielsweise entstehen, wenn digitale 3D-Produktbeschreibungen mit Konnektivität und Analysemöglichkeiten zusammengeführt werden. Anders ausgedrückt: Das Wunder geschieht, wenn 3D-CAD auf IoT und AR trifft. Für Endverbraucher wurden bereits zahlreiche Anwendungen entwickelt, allerdings kratzen diese meist nur an der Oberfläche der Möglichkeiten und schöpfen das Potenzial von AR bei weitem nicht aus. AR wird die Welt – und unser Leben – dann verändern, wenn wir es in den Unternehmen zum Einsatz bringen.

AR in Unternehmen

Die Anzahl der Einsatzmöglichkeiten der erweiterten Realität in Unternehmen ist nahezu unbegrenzt. So kann mit der Technologie die Produktentwicklung validiert werden, indem vor allem in den ersten Entwicklungsstadien keine aufwändigen physischen Prototypen mehr gebaut werden müssen, sondern der Entwickler einen sogenannten digitalen Zwilling auf dem Tisch oder im Raum erschafft und sich darin bewegt. Virtuelle Anzeigetafeln ergänzen die Überwachung der Betriebsabläufe und Gerätezustände. Darüber hinaus können Produkte mit Steuerungen versehen werden, ohne dass diese direkt sichtbar sind. Auch der Produkteinsatz kann mit Hilfe von AR optimiert werden. Das fängt mit dem Wegfall konventioneller Benutzerhandbücher an – hier kommen stattdessen virtuelle Tutorien und Assistenten zum Einsatz – und hört bei eingeblendeten Vorschlägen für Betriebseinstellungen des Produkts auf Basis von Sensormessungen und der Analyse des Gerätezustands längst nicht auf.

AR-Killerapplikationen

Die Funktionalitäten von AR revolutionieren insbesondere den Servicebereich. Produkte werden zunehmend komplexer und die Service-Teams zunehmend älter. Mitarbeiter nehmen ihr Erfahrungswissen oft mit in den Ruhestand. Die daraus resultierende Heraus­forderung ist es, das Know-how für einen erfolgreichen Außendienst zur Verfügung zu stellen. Das besitzt für die Service-Organisationen höchste Priorität.

Hier kann AR einen sehr wertvollen Beitrag leisten. Die visuelle Bereitstellung von Anweisungen – Schritt für Schritt eingeblendet auf das Produkt – löst auch hier Handbücher und Wartungslisten sowie zeit- und kostenintensive Trainings des Servicemitarbeiters am Produkt ab. Das sorgt für sofortigen Nutzen und für sichtbare wirtschaftliche Mehrwerte.

Implementierungs-Plattformen

Der Weg zur eigenen Augmented-Reality-Anwendung kann einfacher sein, als es zunächst klingen mag. Jedes zukünftige AR-Szenario verwendet Daten aus verschiedenen Systemen wie CAD, PLM oder SLM und setzt auf IoT-Plattformen wie Thingworx als Basis auf. Um daraufhin ein wirkliches AR-Erlebnis zu bieten, können Unternehmen auf Plattformen wie Vuforia zurückgreifen. Speziell für die Anforderungen der Entwickler konzipiert, stellt dessen Kernstück, die Vuforia-Engine, das digitale Auge in den Applikationen dar. Es wird mithilfe von Software Development Kits (SDKs) in die eigenen Applikationen eingefügt. Dieses Auge kann die Dinge im Anzeigebereich der Kamera identifizieren. Dazu gehören Bilder, Objekte und sogar Worte. Es teilt der Applikation mit, was beziehungsweise welches Ding es jeweils sieht und wo genau sich dieses befindet. Dann liegt es am Entwickler, auf Basis dieser Informationen ein AR-Erlebnis in Verbindung mit dem betrachteten Objekt zu gestalten.

AR-Erlebnis realisieren

Etwas Wichtiges fehlt aber noch, wenn es darum geht, ein Ding und seinen digitalen Zwilling, also die entsprechenden digitalen Informationen, als ein reales Objekt zu identifizieren: seine einzigartige Kennzeichnung. Barcodes, QR-Codes und ähnliche Methoden haben ihre Grenzen und erweisen sich für AR-Erlebnisse als unzureichend, da sie gleichzeitig auch das Erscheinungsbild des Produktes verändern. Deshalb wurde die Thingmark entwickelt. Damit lassen sich alle Dinge bis hin zur Seriennummer identifizieren. Gleichzeitig genießen Entwickler viel Flexibilität, da das verwendete Bild beliebigen Ursprungs sein kann – etwa ein Firmenlogo oder ein Bild, das die Marke repräsentiert. Der Zeichencode besteht aus unterschiedlichen Elementen und je mehr Elemente verwendet werden, desto mehr Daten werden damit verbunden.

Umsetzung realisieren

Die Basistechnologie für Augmented Reality steht. Was Unternehmen nun brauchen, sind entsprechende Anwendungen, die erweiterte, digitale Inhalte für die physikalische Welt generieren, sie für den Einsatz zur Verfügung stellen sowie eine App, die den Durchblick im späteren Dschungel der zahlreichen einzelnen Geräte und Thingmarks wahrt. PTC bietet hierfür mit Thingworx Studio beispielsweise ein Werkzeug für Unternehmen zum codefreien Erstellen von AR-Erlebnissen an.

Thingworx Studio will Unternehmen einen einfachen Zugang zur erweiterten Realität ermöglichen, indem bestehende 3D-Objekte sowohl aus der führenden 3D-CAD-Software Creo als auch aus anderen gängigen 3D-Modellierungswerkzeugen verwendet werden können. Diese Daten lassen sich daraufhin mit einfach erstellten Animationen und Sequenzen ebenso kombinieren wie mit IoT-Sensordaten aus Thingworx wie Temperatur oder Betriebsgeschwindigkeit.

Die Integration der Daten erfolgt mithilfe verschiedener Technologiekomponenten, die die Entwicklung von AR-Anwendungen vereinfachen. In Creo Illustrate für die grafische Gestaltung sowie Animationssequenzen und Thingworx Studio wird das AR-Erlebnis mit Hilfe einer benutzerfreundlichen Oberfläche erstellt. Beide Anwendungen sind im Thingworx Studio Paket enthalten, sodass auch Anwender, die CAD-Lösungen von anderen Anbietern nutzen, mit wenigen Klicks ihre eigene AR-Applikation veröffentlichen können. Thingworx View wiederum ist eine einzelne Applikation, die die Thingmark eines jeden Produkts einscannt und den Nutzer auffordert, das zugeordnete Erlebnis auszuwählen. Im Anschluss daran wird dieses heruntergeladen und gestartet.

AR ist reif für Unternehmen

Die erweiterte Realität bietet den Unternehmen und ihren Kunden die Chance, Dinge völlig anders zu erleben, indem digitale Daten nahtlos mit der physikalischen Welt verbunden werden. Die Unternehmen werden effektiver, da sie für spezielle Aufgaben weniger Zeit und Geld benötigen, gleichzeitig werden Zufriedenheit und Loyalität der Kunden steigen. In der Praxis wird die Technologie von Unternehmen bislang hauptsächlich im Service-Bereich eingesetzt. Das ist aber nur der Anfang und es wird dank innovativer Lösungen wie Thingworx Studio von PTC zukünftig einfach sein, eigene AR-Erlebnisse zu entwickeln.

Bildergalerie

  • Barcodes, QR-Codes und Ähnliches erweisen sich für die AR-Erlebnisse als unzureichend. Vuforia hat daher die Thingmark (früher Vumark) entwickelt. Hier zu sehen am Beispiel KTM.

    Bild: PTC

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