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AR-gestützter Entwicklungsprozess

Virtuelles Produkt im realen Raum

Mit Augmented Reality lassen sich im Produktentwicklungsprozess Designvarianten virtuell in reale Umgebungen einfügen, um ihre Wirkung einzuschätzen – auch in weltweit verteilten Teams. Typische Leistungsprobleme von AR-Devices gehören mittlerweile der Vergangenheit an.

 (Bild: ©BMW Group)

(Bild: ©BMW Group)

Augmented Reality (AR) soll industrielle Prozesse beschleunigen und vereinfachen. Ingenieure, Konstrukteure und Industriedesigner können etwa 3D-CAD-Modelle in Originalgröße visualisieren, physische Objekte und Umgebungen mit ihnen überlagern und sie in realer Umgebung bearbeiten, auch kollaborativ. Die Bedienung erfolgt über Handgesten. Für eine solche Optimierung von Arbeitsabläufen, an deren Ende Kosteneinsparungen und Qualitätsverbesserungen stehen sollen, sorgen spezielle AR-Applikationen wie etwa der Augmented Reality Engineering Space (AR3S) des deutsch-österreichischen Unternehmens Holo-Light.

Digitales Abbild

Entscheidungen im Designprozess eines Produkts wirken sich auf die Entwicklungskosten sowie die Wertschöpfung eines Endprodukts aus. Wird etwas übersehen, kann dies also Konsequenzen nach sich ziehen. Der Einsatz von Augmented Reality soll dem vorbeugen und den Designprozess verbessern. Für die Produktvisualisierung setzen Unternehmen oft auf virtuelle Abbilder – digitale Zwillinge, die auf 3D-CAD-Daten basieren. Diese werden meist als 3D-Modelle auf 2D-Bildschirmen dargestellt, was die Bearbeitungs- und Interaktionsmöglichkeiten einschränkt. Holografische Projektionen in AR bieten die Möglichkeit, komplexe 3D-Geometrien zu visualisieren und mit ihnen zu interagieren. So kann das digitale Abbild auch das Verständnis des physischen Gegenstücks stärken. Beispielsweise können AR-Projektionen über eine physische Maschine gelegt werden. Techniker erhalten so Informationen, die andernfalls nicht sichtbar wären. Zudem lassen sich verschiedenste Szenarien simulieren. Anwender können zum Beispiel Design-Mock-ups erstellen, die die Funktionsweise des fertigen Produkts zeigen. Darüber hinaus sind holografische digitale Zwillinge zur Feinabstimmung von Produkt- und Leistungsmerkmalen sowie für Tests und zur Qualitätssicherung nutzbar.

Verteilte Standorte

AR-Applikationen können sich auch positiv auf die Zusammenarbeit auswirken. Oft werden Produkte von mehreren Teams an unterschiedlichen Standorten und im Austausch mit verschiedenen Spezialisten entwickelt. Isoliertes, zeitversetztes Arbeiten geht dabei mit potenziellen Fehlerquellen, etwa bei Briefings oder dem Übertragen von Daten, sowie der Gefahr von Missverständnissen einher. AR schafft hier Abhilfe. Die Technologie kann alle Beteiligten zusammenbringen. Konferenzen per AR-Software ermöglichen es, von unterschiedlichen Orten aus in Echtzeit und im gleichen digitalen Raum am selben Entwurf zu arbeiten. Konzeptaussagen lassen sich so früher treffen, Konstruktionsfehler früher erkennen und somit die Time-to-Market verkürzen. Auch Reisen werden so vermieden, was den CO2-Fußabdruck reduziert. Auf ähnliche Weise kann AR auch bei der Remote-Arbeit unterstützen: Mitarbeiter können im Homeoffice komplette digitale Abbilder von Maschinen als Hologramme visualisieren, positionieren und bearbeiten.

In AR-Lösungen lassen sich auch Simulationsdaten visualisieren. (Bild: Holo-Light GmbH)

In AR-Lösungen lassen sich auch Simulationsdaten visualisieren. (Bild: Holo-Light GmbH)

Vereinfachen mit Streaming

Industrielle AR-Applikationen verwenden zur Darstellung von Objekten und Produkten Daten aus 3D CAD/CAM-Modellen. Diese müssen detailliert visualisiert werden und dem Nutzer verschiedene Interaktionsmöglichkeiten bieten. Aufgrund eingeschränkter Rechenleistung von mobilen AR-Endgeräten ist ein performantes Rendering komplexer Daten auf den Geräten jedoch oft nicht möglich. Um das Optimum aus immersiven Applikationen herauszuholen, brauchen Unternehmen deshalb eine Lösung, mittels derer sie hochpolygonhaltige 3D-CAD-Daten in Echtzeit, zuverlässig und hochauflösend darstellen sowie unabhängig von der Hardware skalieren können. Der Schlüssel dazu ist Streaming: Die Daten werden in einem lokalen Netzwerk oder in der Cloud gespeichert und verarbeitet, statt auf dem Endgerät selbst. Mit AR-Applikationen lassen sich viele Aufgaben oft zeitsparender Ausführen als in der realen Welt. Ein weiterer Vorteil: Mehrere Konstruktionsoptionen lassen sich parallel vergleichen und bei der Entscheidungsfindung alternativ heranziehen. Bei der Umsetzung – von der einzelnen AR-Applikation für Ingenieure bis hin zur Streaming-Lösung – helfen Anbieter wie etwa Hololight.


Warum AR-Lösungen mit Streaming arbeiten

Komplexe Modelle darstellen – Für die Visualisierung von 3D-Modellen mit mehreren Millionen Polygonen und detaillierter Grafik ist die Rechenleistung entscheidend. Damit eine Applikation auf einem mobilen AR-Gerät läuft, müssen die Polygone – und damit die Datenqualität – jedoch deutlich reduziert werden. Streaming ermöglicht es, Inhalte mit vielen Polygonen in Echtzeit zu visualisieren und zu verarbeiten, ohne dass die Daten vereinfacht werden müssen.

Skalierbarkeit – Die Unabhängigkeit von den Leistungsgrenzen der Endgeräte sorgt für eine nahezu unbegrenzte Skalierbarkeit. Da der Rendering-Prozess in eine Cloud oder einen On-Premises-Server ausgelagert wird, kann die Leistung bei Bedarf einfach angepasst werden. Das zentralisierte Hosting ermöglicht zudem aufwandsarme Rollouts und eine einfachere Wartung von immersiven Applikationen.

Erhöhte Datensicherheit – Da die Daten nicht auf dem Gerät gespeichert werden, ist die Sicherheit erhöht: Indem sensible Informationen nur gestreamt werden, haben Unternehmen die Kontrolle darüber, wo sich die Daten befinden. Wenn Endgeräte versehentlich ausgetauscht werden, verloren gehen oder gestohlen werden, können unbefugte Dritte nicht auf die Daten zugreifen. Die zentrale Verwaltung erleichtert darüber hinaus die Einhaltung aktueller Sicherheitsstandards.

Multi- und Cross-Plattform-Fähigkeit – Da Streaming die Applikationen vom Endgerät unabhängig macht, können diese auf unterschiedlicher Hardware laufen. Das vereinfacht die Zusammenarbeit, weil das Endgerät kein Ausschlusskriterium ist. Zum anderen trägt es dazu bei, die Kosten in Grenzen zu halten, da die Anschaffung eines bestimmten Modells nicht notwendig ist.

Vorteile für Entwickler und IT-Mitarbeiter – App-Entwickler arbeiten effektiver, da der streaming-basierte AR-Ansatz den Entwicklungsaufwand für AR-Applikationen reduziert. Da nur eine einzige Serveranwendung erstellt werden muss, können neue Apps einfacher und ohne Einschränkungen entwickelt werden. Auch müssen die Entwickler die Applikation nicht an die jeweilige Hardware anpassen. Nach Auffassung von Spezialisten ist aus diesen Gründen die App-Entwicklung auf neuen Plattformen mindestens zehnmal schneller.

Das IT-Personal profitiert – Da Applikationen gestreamt werden, kann das Hosting vor Ort oder in der Cloud erfolgen. Wird eine andere Infrastruktur bevorzugt, lässt sich das Hosting zügig anpassen. Rollout, Wartung und Fehlerbehebung sind zentralisiert, was Arbeits- und Zeitaufwand verringert.


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