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Augmented Reality in der Industrie Der Einsatz von AR wird einfacher

28.08.2018

Augmented Reality kann in der Zukunft viele Abläufe in der Fertigung und Instandhaltungsprozesse noch effizienter machen. Fast die komplette Wertschöpfungskette lässt sich mit der Technologie optimieren. Der Aufwand für die Implementierung ist meist noch hoch, aber die Lösungen werden immer besser.

Das SART-System der Airbus-Tochter Testia wird von Spirit AeroSystems seit 2014 unter Betriebsbedingungen erprobt und bewertet. Das Unternehmen nutzt das System zur Inspektion und Qualitätskontrolle der Systembefestigungsklammern für den A350-XWB-Rumpf. Dabei projiziert das Inspektionspersonal ein digitales Modell des Bauteils mittels Tablet über das tatsächliche Bauteil. Nach der Inspektion erhält das Management automatisch einen vom Techniker generierten Bericht mit Detailinformationen über nicht konforme Teile. Dank Einsatz von SART verkürzten sich die Inspektionszeiten hier für die Systembefestigungsklammern von drei Wochen auf drei Tage.

Bei Augmented Reality (AR), das ist die Erweiterung der Realität um eingeblendete, computergenerierte Informationen über Bilder oder Videos, steht die Darstellung ergänzender Informationen an erster Stelle. Deshalb ist AR so vielseitig: Monteure können sich den nächsten Arbeitsschritt in ihr Sichtfeld einblenden lassen ohne tonnenweise Manuals zu durchblättern oder Designer auch, mit dem nur virtuell anwesenden Kollegen am selben Entwurf arbeiten.

HoloLens fördert AR-Akzeptanz

Ein Großteil des Hypes von AR ist Microsofts HoloLens zu verdanken. Keine andere Brille wurde so schnell akzeptiert, was sicher auch dem Faktum geschuldet ist, dass viele Unternehmen schon Microsoft-Plattformen benutzen. „Aber auch Smartphones und Tablets gibt es mittlerweile mit ausreichend starker Prozessorleistung und passender Sensorik“, weiß Dr. Philipp Klimant Wissenschaftler am Fraunhofer IWU und an der TU Chemnitz. „HoloLens ist momentan eines mit der besten AR-Systeme am Markt. Dazu kommt für uns eine einfache Businessintegration, da wir sowieso schon eine Microsoft-Plattform haben“, bestätigt Dr. Patrick-Benjamin Bök, Leiter Global Digitalization bei Weidmüller. Ob nun der Zuständige für Arbeitssicherheit mit einem Kollegen in Australien virtuell durchs dortige Werk geht und die Maßnahmen inspiziert oder zwei Instandhaltungstechniker an verschiedenen Standorten zusammen einen Fall lösen, das System lohnt sich.

Gewicht und kurze Akkuzeit des Systems sind für Bök kein Problem, denn länger als zwei Stunden nutzt keiner das System am Stück. Teilweise lästig ist das Steuern über Gesten. „In der Produktion haben die Bediener die Hände in der Fertigung. Eine Alternative wäre Eye-Tracking“, so Bök und weißt noch gleich auf ein weiteres Faktum hin: man kommt nicht drum herum seine eigene Plattform zu entwickeln.

Wartungsarbeiten viermal schneller

Viele weitere Unternehmen setzen die HoloLens erfolgreich ein: So Mercedes-Benz als Werkzeug im Rahmen der vertrieblichen und technischen Ausbildung. Honeywell vereinfacht mit AR die Berufsausbildung und die Einarbeitung von Mitarbeitern, mit der Hoffnung die Ausbildungszeit um rund 60 Prozent verkürzen. Thyssenkrupp setzt es zur Wartung von Aufzügen ein. Feldversuche ergaben, dass sich die Wartungsarbeiten bis zu viermal schneller erledigen lassen als früher. Leybold nutzt das System zur Fernwartung und als virtueller Servicetechniker.

Bei Softwareentwickler macio hat man sich dagegen für AR mittels Tablets entschieden und eine App zu Demonstrationszwecken mit Namen „arra“ (augmented reality repair assistant) realisiert. Es ist eine Art Forschungsprojekt zum Evaluieren, in welchem Rahmen Augmented Reality im industriellen Umfeld einsetzbar ist. Mit ‚arra‘ lassen sich z.B. defekte Platinen untersuchen. Das Tablet erkennt über den QR-Code die fehlerhafte Platine, scannt sie und listet den digital vermerkten Fehler. Welche Reparaturschritte der Mitarbeiter mit welchem Werkzeugen machen muss, sieht er in Kontextmenüs. Falls nötig kann er auch Kollegen per Video-Chat fragen. Das zeigt das große Nutzenpotenzial von AR. Wesentlich ist die Zeitersparnis, weil der Techniker nicht mehr so viel Zeit beim Durchsuchen von Manuals verbrät. Es reduziert den Schulungsaufwand und macht gedruckte Dokumentationen überflüssig.

Aufwand bei AR-Einführung groß...

Aber die Einführung von AR bedeutet Aufwand. „Für Unternehmen sind individuelle Entwicklungen gefragt. Nicht die allumfassende Lösung punktet, sondern die kleinen Schritte. Diese sollten dann möglichst gleich auf alle beteiligten Unternehmensbereiche von F&E bis Marketing und Vertrieb angewendet werden“, rät Dr. Leif Oppermann, Leiter Mixed and Augmented Reality Solutions bei Fraunhofer FIT.

Wie man bei Weidmüller schon erkannt hat, man muss auch selbst Energie und Geld in eine eigene Plattform investieren. Da können anfangs schon so große Beträge zusammenkommen, dass viele kleinere und mittlere Unternehmer den Kopf einziehen.

...aber es gibt AcRoSS!

Dem soll das Projekts AcRoSS (AR-basierte Produkt-Service-Systeme) abhelfen, gefördert durch das Technologieprogramm 'Smart Service Welt' des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Das Ziel ist die Entwicklung einer Plattform, die wiederverwendbare AR-Bausteine zur Verfügung stellt. So wird es KMUs möglich, aus den einzelnen Modulen komplexe, maßgeschneiderte AR-basierte Services zeit- und kosteneffizient zu erstellen.

Über die Plattform können alle nötigen Daten zwischen den verwendeten AR-Geräten, Produktions- und Logistiksystemen sowie unternehmensinternen Software-Anwendungen abgerufen, ausgetauscht und miteinander vernetzt werden. Als Projektpartner haben sich das Fraunhofer IEM, Atos IT Solutions and Services, das DAI-Labor der TU Berlin, Krause-Biagosch und Ubimax zusammengefunden.

Großes Zukunftspotenzial mit Cognitive AR

Ein Kostenfaktor bei AR ist der meist große Aufwand zur Erstellung der Informationen. Graphiker und Techniker brauchen oft Wochen um das Ganze zu realisieren. In der Fertigung gibt es aber schon lange ein schnelles Anlernprinzip, allerdings für Roboter: Ein Bediener zeigt dem Roboter einfach was er tun muss, genannt Teachen. Mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) lässt sich das Prinzip auch auf AR übertragen. „Bei unserem System macht der Vorarbeiter den Prozess einmal vor. Die Software analysiert dank KI die Arbeitsschritte und erstellt automatisch die erklärende Animation. Wenn man will, kann man noch zusätzliche Texte einfügen“, berichtet Alexander Lemken, Mitarbeiter bei IOXP. So entsteht das Lernvideo quasi on the fly parallel zur normalen Arbeite des Kollegen. Diese ‚Cognitive AR‘ besitzt deshalb großes Zukunftspotential.

Das Verfahren analysiert den Arbeitsbereich vor und nach jedem Arbeitsschritt. Zusätzlich wird die Qualität der Ausführung mittels 3-Hand-Tracking untersucht. So wird der ‚Neuling‘ Schritt für Schritt durch die Fertigung geleitet. Im Umkehrschritt lassen sich so auch Wartungsarbeiten dokumentieren, wenn das gewünscht wird.

AR-Technik erst am Anfang

Philipp Klimant resümiert: „Die HoloLens ist mit zirka 600 Gramm recht schwer und der Akku reicht etwa 2 bis 3 Stunden, Tablets und Smartphones sind leichter und haben Akkuleistung für längere Zeit“. Brillen brauchen meist die Interaktionen über Gesten, was nur einfache Menüs zulässt und Text eingeben ist ein Problem. Abhilfe würde Eye-Tracking schaffen. Andererseits haben Tablets ein größeres Display, die Interaktion ist einfacher, der Kontrast höher und notfalls hat man eine Tastatur. Der Nachteil: man hat keine Hand frei, kann aber mit mehreren Personen draufschauen. Dazu kommt noch ein weiteres Problem. Leider sind die AR- und die CAD-Welt noch getrennt, weil verschiedenen Datenformate und andere Modellbeschreibungen benutzt werden. Die Entwickler mit intelligenten Ideen wie von IOXP sind also mehr denn je gefragt.

Dieser Artikel ist Teil des Fokusthemas „Augmented Reality" aus der A&D-Ausgabe 9 2018.

Bildergalerie

  • Die HoloLens von Microsoft hat viel Aktzeptanz für professionelle AR-Systeme geschaffen.

    Bild: Microsoft

  • Das Tablet erkennt über den QR-Code die Platine und blendet die vermerkten Fehler ein.

    Bild: macio

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