Der Einsatz von Augmented Reality (AR) ist in der Produktion und Instandhaltung noch nicht sehr weit verbreitet. Bislang nutzen fast ausschließlich große Unternehmen solche Anwendungen, da Einführung und Anwendung der Technik meist recht kosten- und zeitintensiv sind. Im Projekt Across arbeiten Forscher daran, die Möglichkeiten der erweiterten Realität auch kleinen und mittleren Unternehmen zugänglich zu machen.
Bild: Fraunhofer IEM
Unter dem Begriff Augmented Reality werden Anwendungen zusammengefasst, bei denen die reale Umgebung um virtuelle Elemente ergänzt wird. Es handelt sich somit um eine erweiterte Realität – anders als bei der Virtual Reality (VR), bei der die reale Umgebung rund um den Anwender ausgeblendet und durch eine komplett virtuelle Welt ersetzt wird. Bei Augmented-Reality-Anwendungen stellen etwa eine Datenbrille, ein Smartphone oder ein Tablet-PC die reale Umgebung dar. Dieses Bild wird um Grafiken, Bilder, Texte oder Videos ergänzt. Diese zusätzlichen, digitalen Informationen, die sich nahtlos in die reale Umgebung einzufügen scheinen, zeichnet Augmented Reality aus – und bietet große Potenziale für die industrielle Fertigung, Wartung und Instandhaltung. Bislang werden die Chancen von Augmented Reality in der deutschen Industrie nur vereinzelt genutzt – auch wenn immer mehr Unternehmen die Vorteile, die Augmented Reality mit sich bringt, erkennen: In der Fabrik der Zukunft können AR-Techniken beispielsweise einzelne Arbeitsschritte beschleunigen, Schulungsaufwände reduzieren oder Instandhaltungsprozesse optimieren. Nahezu die gesamte Wertschöpfungskette kann durch AR-Technik unterstützt und vereinfacht werden – von der Forschung und Entwicklung über die Fertigung und Logistik bis hin zu Marketing und After-Sales. Auch die Instandhaltung von Fertigungsanlagen ließe sich durch Augmented Reality modernisieren und weiter digitalisieren.
Besonders große Unternehmen wie VW setzen schon heute AR-Lösungen ein. Für zahlreiche kleine und mittelständische Unternehmen sind diese Anwendungen hingegen derzeit noch zu teuer und zu zeitintensiv in der Implementierung. Denn im Idealfall wird die Augmented-Reality-Software genau auf die Bedürfnisse des jeweiligen Unternehmens zugeschnitten, um in der Produktionsumgebung optimal eingesetzt zu werden. Zudem erfordert die Erstellung von AR-Anwendungen umfangreiches Wissen, das gerade vielen kleinen Unternehmen fehlt. Das Ziel, auch kleinen und mittleren Unternehmen den Einsatz von individuellen AR-Lösungen zu ermöglichen, verfolgt das Forschungsprojekt Across, das durch das Technologieprogramm ‚Smart Service Welt I‘ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wird. In dem Projekt werden eine Service-Plattform sowie AR-Software-Module entwickelt. Nach dem Baukastenprinzip sollen sich Unternehmen unterschiedlicher Größen AR-Anwendungen nach den eigenen Bedürfnissen für Tablets, Smartphones oder Datenbrillen zusammenstellen können – ohne Expertenwissen über Augmented Reality zu besitzen. So will das Projekt kleine und mittlere Unternehmen dabei unterstützen, beispielsweise die Produktion und Instandhaltung von Industrieanlagen mithilfe von individuell angepassten Augmented-Reality-Anwendungen zu optimieren.
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Sinnvoll im industriellen Kontext ist beispielweise die Nutzung von Augmented Reality gerade in Kombination mit intelligenten Datenbrillen zur Instandhaltung von Maschinen und Anlagen. Durch Datenbrillen, die während der Instandhaltungsarbeiten getragen werden, haben die Servicetechniker die Hände bei der Arbeit an den Produktionsanlagen frei und müssen den Blick nicht von ihren Tätigkeiten abwenden, wodurch sich das Fehlerpotenzial verringert. Zusätzliche Monitore wie Tablets oder Computer sind nicht mehr nötig, da alle notwendigen Informationen in Echtzeit direkt in das Sichtfeld des AR-Brillenträgers eingeblendet werden. Während der Arbeit an den Maschinen kann der Mitarbeiter beispielsweise visuelle Wartungs- und Reparaturanweisungen oder Warnhinweise erhalten. Darüber hinaus können Tipps und Anleitungen eingeblendet werden, die unerfahreneren Fachkräften helfen können. Möglich ist zum Beispiel, dass ein Experte, der nicht vor Ort ist, Mitarbeiter an Produktionsanlagen über virtuelle Anweisungen auf der Datenbrille bei der Arbeit unterstützt. Gleichzeitig können alle Arbeitsschritte eingesehen werden. Das Sichtfeld des Technikers wird über die Datenbrille an den Experten übermittelt, der alle Handgriffe in Echtzeit begleiten und kommentieren kann. Somit lässt sich auch die Aus- und Weiterbildung von Servicetechnikern vereinfachen.
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Eine intelligente Datenbrille, die diesen Ansatz unterstützt, entwickelt derzeit das Projektteam Glass@Service, eine Gruppe des gleichen Technologieprogramms. Das Team arbeitet an einer Brille mit AR-Software, die durch Augenbewegungen – sogenanntes Eye-Tracking – sowie Gesten gesteuert wird. Der Träger einer solchen Brille ist also nicht auf Tastaturen oder Touchscreens angewiesen, sondern steuert alle Prozesse intuitiv über Blicke und Bewegungen. Beginnt ein Servicetechniker mit den Instandhaltungsarbeiten, identifiziert die Software der Datenbrille die Produktionsanlage automatisch und zeigt dem Techniker das aktuelle Instandhaltungsabbild mit allen dazugehörigen Maschinen und Bauteilen an. Ist der Status der Anlage analysiert, begleitet die Datenbrille den Servicetechniker mit Grafiken und Anweisungen durch die Arbeitsschritte. So kann der Instandhaltungsprozess an den Industrieanlagen zielgerichteter durchlaufen werden. Darüber hinaus weist Augmented Reality im industriellen Kontext weitere Vorteile auf: AR-Technologien können bei der langfristigen Planung von Instandhaltungsmaßnahmen eingesetzt werden. Werden Produktionsdaten etwa von Sensoren, Maschinen und Anwendungen dem Nutzer in aggegierter Form auf der Datenbrille angezeigt, kann er daraus auf den aktuellen Zustand der Anlagen schließen. Stark beanspruchte Teile werden schneller identifiziert, mögliche Störungen lassen sich vermeiden und Stillstandzeiten werden minimiert. So können AR-basierte Services zur Zeit- und Kosteneinsparung beitragen und die Instandhaltung der Anlagen deutlich vereinfachen.
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