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Augmented Reality Smarte Brillen und IoT optimieren Fabrikprozesse

| Autor/ Redakteur: Lisa Gruber / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Vieles hat sich auf dem langen Weg der Industrie bis heute geändert, aber eins ist gleich geblieben: Der Faktor Mensch ist auch aus modernen Fertigungsanlagen nicht wegzudenken. Wie die Fabriken dennoch smart werden, ihre Effizienz steigern und sich für die vierte industrielle Revolution rüsten, zeigen einige Unternehmen mithilfe von Datenbrillen bereits heute.

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Die Datenbrille ermöglicht einen einheitlichen Prüfstandard und eine verlässliche Prüfung von Befestigungsschrauben.
Die Datenbrille ermöglicht einen einheitlichen Prüfstandard und eine verlässliche Prüfung von Befestigungsschrauben.
(Bild: Ubimax)

Irren ist menschlich. Arbeiter im Produktions- und Fertigungsumfeld gegen Maschinen oder Computer auszutauschen, wäre also eine sichere Möglichkeit, um die Fehlerrate zu senken. Dass dies nicht nur ein pessimistischer Blick auf die Zukunft ist, sondern auch völlig unnötig, zeigen Lösungen wie der Einsatz von sogenannten Wear­ables. Mit diesen tragbaren Computern gelingt es, die Effizienz von Geschäftsprozessen zu optimieren, indem man die Arbeiter optimal durch eine wortwörtliche Erweiterung der Realität (Augmented Reality) unterstützt. Smartwatches sind die wohl bekanntesten dieser Wearables, doch in der Praxis haben sich in den vergangenen Jahren besonders Datenbrillen als sehr nützlich erwiesen, und das industrieübergreifend. Die Brillen machen Informationen und Anweisungen sofort verfügbar und verschlanken so Prozesse und senken Fehlerquoten. Im Hinblick auf aktuelle Herausforderungen, wie den Fachkräftemangel und den Wettlauf um die vorderen Plätze innerhalb der industriellen Revolution 4.0, ist jetzt der richtige Zeitpunkt, die Chancen dieser Lösungen zu erkennen.

Die Datenbrillen im Überblick

Die Bezeichnung „Datenbrille“ beschreibt die smarten Geräte sehr umfassend. Die leichten und ergonomischen Helfer sehen normalen Lesehilfen ähnlich. Ein kleines integriertes Display zeigt alle relevanten Informationen als Text, Bild oder Video direkt im Sichtfeld an. Was bisher umständlich in Papierform oder auf stationären Computern verwaltet werden musste, wird so direkt verfügbar. Die Displays sind so gestaltet, dass die Umgebung nach wie vor wahrnehmbar ist. Gesteuert werden die Geräte entweder durch intuitive Taststeuerung oder einfach per Sprachbefehl, sodass der Fokus des Nutzers stets auf seiner primären Aufgabe liegt.

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Die Steuerung ist ebenso wie die Bauweise der einzelnen Datenbrillen je nach Modell unterschiedlich und sollte an den geplanten Verwendungszweck angepasst werden. Für den Gebrauch im Innenbereich sind beispielsweise leichte Modelle mit durchsichtigen Displays geeignet. Allerdings kann das projizierte Bild auf solchen Displays durch Sonnenlicht eingeschränkt werden. Daher empfehlen sich für den Außenbereich eher Brillen mit einem undurchsichtigen Display. Auch die Art der Anwendung muss bedacht werden. Soll die Brille etwa in einem staubigen Umfeld zum Einsatz kommen, sollte die Wahl auf ein dementsprechend robustes und sicheres Modell fallen.

Um nach der Auswahl des geeigneten Modells oder der passenden Kombination von Wearables die neue Technologie möglichst reibungslos in den Betriebsablauf zu integrieren, sind Gesamtlösungen von Vorteil. Diese Angebote aus einer Hand, wie sie auch von Ubimax angeboten werden, ermöglichen es den Unternehmen, Brillen in mehr als nur einem Aufgabenbereich einzusetzen und kosteneffizient vorzugehen, indem der Aufwand bei Installation, Wartung und Verwaltung klein gehalten wird.

Tools übersetzen Daten

Für eine vollständige Integration ist zudem zu beachten, dass die gewünschten Informationen ihren Weg auf die Datenbrillen finden müssen. Dazu werden Tools angeboten, die ohne aufwendige Programmierungen eine Übersetzung vorhandener Daten in brillenkompatible Darstellungen bewerkstelligen. Arbeitsanweisungen können dabei ohne fremde Hilfe einfach per Drag-and-drop und Point-and-click erstellt oder angepasst und in Echtzeit auf die Datenbrillen übertragen werden.

Neben der Erstellung von AR-Applikationen muss auch die Vernetzung der Lösungen bedacht werden. Dabei sollten Schnittstellen zu im Unternehmen bestehenden Systemen wie ERP, CAQ, CAD und MES vorliegen oder zumindest einfach einzurichten sein. Solche Gesamtlösungen lassen sich vor allem als Ergänzung und Unterstützung von dynamischen Arbeitsumfeldern sehen und schaffen eine Unabhängigkeit des Unternehmens vom Lösungsanbieter.

Einsatzgebiete in der Industrie

In der Fabrik 4.0 lassen sich die Vorteile von Datenbrillen besonders in den Bereichen Fertigung und Produktion, Service und Wartung sowie Fernassistenz lokalisieren. Zur Montage benötigte Teile können etwa durch integrierte Kommissionierlösungen mit der Datenbrille fehlerfrei und prozess­optimiert zusammengestellt werden. Daraufhin werden die verschiedenen Arbeitsschritte in der Fertigung und Produktion mithilfe von Datenbrillen dem Arbeiter direkt vor seinem Auge angezeigt. Ein langwieriges Anlernen oder gar umständliches Nachlesen in Handbüchern entfällt. So hat der Arbeiter die Hände frei und kann seine Aufmerksamkeit ungeteilt dem Arbeitsvorgang widmen. Dabei können die smarten Brillen durch eine Augmented-Reality-gestützte Qualitätskontrolle jederzeit erkennen und rückmelden, ob ein gewünschter Produktionsstand im geforderten Niveau erreicht ist.

Daten können abgerufen und visualisiert werden

Und nicht nur der menschliche Arbeiter wird per Datenbrille unterstützt. Auch eine Identifizierung von und Verbindung zu Maschinen ist dank der neuen Technologie möglich. Durch die vollständige Integrierbarkeit und die unkomplizierte Vernetzung können bei sogenannten IIoT-Maschinen (Industrial Internet of Things) Daten (Produktionsraten, Fehlerberichte und Wartungsinformationen) abgerufen und direkt auf der Datenbrille visualisiert werden. Auch die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) ist möglich. Dabei wird mithilfe der erhobenen Daten ermittelt, welche Wartungsschritte durchgeführt und welche Teile ausgetauscht werden müssen, noch bevor Probleme und damit Ausfallzeiten entstehen. Aber noch lange nicht alle Maschinen stellen solche Daten zur Verfügung. Deshalb können auch ganz klassisch Inspektionsschritte und Wartungsanleitungen sowie Sicherheitshinweise für die Datenbrillen erstellt werden, die dem jeweiligen Arbeiter Schritt für Schritt anzeigen, welche Teile überprüft oder ausgewechselt werden müssen. Auch dabei dient eine integrierte Bilderkennung zur Qualitätssicherung und trägt zu einer geringeren Fehlerrate und automatisierter Dokumentation bei.

Sollten dennoch Probleme auftreten, die vom Arbeiter vor Ort nicht alleine gelöst werden können, bieten die Augmented-Reality-Lösungen ebenfalls Hilfe: die Fernassistenz durch einen Experten. Mit einer in die Brille integrierten Kamera kann der Arbeiter sein Sichtfeld in Echtzeit an den Experten in der Ferne übertragen, der nun präzise Hilfestellungen geben kann. Dies reduziert nicht nur Stillstandszeiten, sondern auch Reisekosten.

Vom Dieselross zu intelligenten Maschinen

Ein Beispiel aus der Praxis zeigt, dass die neuen Technologien bei einigen Traditionsunternehmen bereits hoch im Kurs stehen. So hat sich der Traktorenhersteller stetig weiterentwickelt. In den 30-er Jahren des vergangenen Jahrhunderts entwickelte er ein damals revolutionäres Dieselross. Im Angesicht weltweiter Herausforderungen, wie des starken Bevölkerungszuwachses, verfolgt Agco Fendt mittlerweile einen ressourcenschonenden Ansatz. Es werden jedoch nicht nur Fahrzeuge für eine nachhaltige Landwirtschaft optimiert, sondern auch Unternehmensprozesse. Zum Beispiel nutzt man seit 2016 die AR-Technologien im Kabinenwerk in Asbach-Bäumenheim.

In der Produktionslogistik wird eine Kombination aus Datenbrillen und RFID-Armbändern eingesetzt. Über die Brille werden dem Kommissionierer Anweisungen im Sichtfeld angezeigt. Während des Vorganges bestätigt das „schlaue“ Armband einzelne Kommissionierschritte selbstständig und ohne zeitraubendes Scannen. So können beispielsweise die Materialpositionen verfolgt werden. Für den Arbeiter bedeutet der Einsatz von Wearables vor allem eine Steigerung der Ergonomie am Arbeitsplatz, weil die intuitive Technik einfach den natürlichen Bewegungsabläufen folgt. Um die im Werk gefertigten Kabinen mit dem gewünschten Qualitätsstandard ausliefern zu können, ist nach der Montage eine gründliche Inspektion unerlässlich. Unterstützt werden diese Kontrollen abermals durch die Datenbrillen, die in und an der Kabine über 60 definierte Prüfpunkte vorgeben. So wird verlässlich ein einheitlicher Prüfstandard erreicht und Fehler sind kaum noch möglich. Sollten dennoch Probleme oder Unregelmäßigkeiten auftreten, können diese direkt mithilfe der Datenbrille dokumentiert und darauffolgend schneller korrigiert werden.

An diesem Beispiel wird die Bandbreite von verschiedenen Aufgaben sichtbar, bei denen Datenbrillen und Augmented Reality die Prozesse verschlanken und damit zu einer Verbesserung der Effizienz bei gleichzeitig sinkenden Fehlerquoten führen.

Vergangenheit und Zukunft sind im Einklang

Die vollständige Automatisierung der Fertigung ist einer der Trends der voranschreitenden Digitalisierung. Allerdings zeigt das Beispiel von Datenbrillen und Augmented-Reality-Lösungen, dass es nicht immer nötig ist, menschliche Arbeit durch Technik zu ersetzen. Große Chancen liegen schon heute in der technischen Unterstützung der Arbeiter und der Optimierung der Arbeitsprozesse. Die Integration von erweiterter Realität am Arbeitsplatz kann dann als Verbindung von wertvoller menschlicher Erfahrung und Flexibilität mit maschineller Effizienz gesehen werden und entwickelt so ihr volles Potenzial. Der Agrarmaschinenhersteller Agco Fendt macht vor, wie sich Tradition und Moderne gekonnt verbinden lassen. Dank moderner Lösungen werden tradierte Arbeitsschritte optimiert und somit zukunftsfähig gemacht, ohne auf die Erfahrung der langjährigen Mitarbeiter verzichten zu müssen. Der Einsatz von Augmented Reality schafft so neue Chancen und gibt Unternehmen die Möglichkeit, sich auch zukünftig einen festen Stand am Markt zu sichern. MM

* Lisa Gruber ist Mitarbeiterin bei der Ubimax GmbH in 28217 Bremen

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