3 Arten von Augmented Reality für die Fertigung: Welche ist die beste?

Durch Industrie 4.0 haben Hersteller heute zahlreiche intelligente Technologien zur Verfügung, die Unternehmen bei der Lösung von betrieblichen Herausforderungen unterstützen und ihnen ermöglichen, sich schnell an Produkt- und Produktionsänderungen anzupassen. Unter diesen aufstrebenden Technologien findet sich Augmented Reality (AR), die laut PR Newswire bis 2025 zu einer 70-Milliarden-Dollar-Branche anwachsen wird.

Die industrielle AR-Branche wächst, weil diese Technologie zu einem entscheidenden Bestandteil des modernen Fertigungs-Tech-Stacks wird—ein Stack von Technologien, der Maschinen, Prozesse und Menschen vernetzt, um Qualität zu steigern, den Durchsatz zu erhöhen und Fehler zu verringern. Zum Beispiel:

IIoT, kombiniert mit Big Data und Analysen, liefert tiefere Einblicke in die Abläufe, erhöht die Sichtbarkeit der Prozesse und bietet mehr Kontrolle über die Ergebnisse.

Die Digitalisierung ersetzt Papier in der Produktion und stellt kritische Informationen den richtigen Personen zur richtigen Zeit zur Verfügung, während papierbasierte Dokumentation oft nicht verfügbar ist, wenn sie gebraucht wird, und selbst dann häufig veraltet wirkt.

ERP-Systeme lassen sich inzwischen in Automatisierungs- und Steuersysteme integrieren, was es Herstellern ermöglicht, Kosten zu senken, bessere Entscheidungen zu treffen und Kunden besser zu bedienen.

Obwohl viele Hersteller Automatisierungslösungen nutzen, gibt es die Möglichkeit, manuelle Prozesse auf demselben Standardisierungsniveau zu etablieren. Laut Befragten einer Kearney-Umfrage werden 72 % der Aufgaben in einer Fabrik nach wie vor von Menschen ausgeführt.

Manuelle Prozesse bilden immer noch einen großen Teil der Fertigung. Augmented Reality (AR) für die Fertigung gewinnt als neues Werkzeug an Bedeutung, um manuelle Prozesse zu straffen, Mitarbeiter schneller zu schulen, die Qualität zu sichern und den Durchsatz zu erhöhen.

AR nutzt Technologie, um die reale Umgebung des Benutzers mit digitalen Inhalten zu erweitern, während dieser arbeitet. Indem Arbeitsanweisungen visuell bereitgestellt werden, sodass Mitarbeiter „mit ihnen interagieren“ können, verbessern Hersteller die Qualität manueller Montagen. Der Erfolg von AR in der Produktion hängt davon ab, den richtigen AR-Typ einzusetzen, um spezifische Fertigungsprobleme zu lösen.

Zwar ist AR nicht neu, doch aktuelle Fortschritte in der Technologie machen AR zu einer praktikablen Lösung für zahlreiche Fertigungsherausforderungen. Folglich ist AR nicht nur Teil der nächsten Generation von Industrie 4.0, sondern verändert die Fertigung grundlegend. Angesichts dessen wird deutlich, dass die strategische Implementierung von AR-Technologie für die Zukunft der Industrie unverzichtbar ist.

Derzeit gibt es drei grundlegende Arten von Augmented Reality für die Fertigung:

• Wearable
• Tabletbasiert
• Projiziert

In diesem Artikel behandeln wir die Vor- und Nachteile jeder Art von industrieller AR und erklären, wie sie derzeit zur Unterstützung der Fertigung eingesetzt wird.

Wearable-AR

Was ist Wearable-AR?

Wearable-AR projiziert Grafiken in die Umgebung des Arbeiters mittels Smart Glasses oder Headset, also leichtgewichtigen, freihändigen Geräten, die Informationen anzeigen und speichern. Zu den gängigen Wearable-AR-Lösungen, die heute verfügbar sind, zählen Google Glass und Microsoft HoloLens.

Häufige Anwendungen für Wearable-AR in der Fertigung

Solche Smart Glasses kommen im Außendienst, mobilen Lagerbetrieb und in der Wartung besonders zur Geltung, wo Arbeiter AR in kürzeren Intervallen nutzen können, um schnelle, qualitativ hochwertige Ergebnisse zu gewährleisten. Zwei Stärken von AR-Smart-Glasses in der Fertigung sind ihre Mobilität und der freihändige Zugriff, ergänzt durch Vorteile für ein immersives, interaktives Training.

Beispielsweise ermöglichen einige Augmented-Reality-Brillen den Bedienern das Aufnehmen von Fotos und Videos, einschließlich einer „Sieh-was-ich-sehe“-Funktion zur Live-Fernunterstützung. Ist etwa ein Techniker mit einem unbekannten Wartungsprozess befasst, kann er sich mit einem Experten verbinden, der sieht, was der Techniker macht, und ihn schrittweise durch den Vorgang leitet.

Vorteile von Wearable-AR

Wearable-AR ist beliebt aufgrund ihrer Mobilität, dynamischen Grafiken und der allgemeinen Bekanntheit der Technologie—die meisten Menschen verbinden „AR“ mit Smart Glasses. Als ergonomisches, kabelloses, eigenständiges holografisches Gerät zeigen Smart Glasses oder Headsets während der Arbeit Arbeitsanweisungen im Sichtfeld des Arbeiters an und liefern so die richtigen Informationen am richtigen Ort.

Diese Funktion macht es überflüssig, dass Arbeiter ständig von ihrer Arbeit wegschauen müssen, um papierbasierte oder tabletbasierte Anweisungen einzusehen, was ein schnelleres Arbeiten mit weniger Fehlern ermöglicht. Viele Hersteller konnten deshalb mit Wearable-AR-Lösungen ihre Produktivität steigern.

Trade-offs & zu berücksichtigende Aspekte

Obwohl Smart Glasses für viele Anwendungen hochwirksam sind, müssen Hersteller die Logistik dafür berücksichtigen, wie diese Technologie Tag für Tag auf der Fertigungsebene funktionieren wird.

Da Wearables mit Akkus betrieben werden, kann es schwierig sein, während einer Schicht (oder über mehrere Schichten hinweg) eine zuverlässige Stromversorgung zu gewährleisten. Vor Arbeitsbeginn müssen die Akkus geladen und einsatzbereit sein. Da eine Ladung in der Regel 3–4 Stunden hält, müssen frisch geladene Geräte oder Hot-Swap-Akkus bereitstehen, wenn die Akkuleistung nachlässt. Akkus und Geräte instand zu halten kostet Zeit und fügt dem Fertigungsprozess zusätzliche Schritte hinzu. Jemand muss den Ladevorgang organisieren, die Akku-Leistung beurteilen und die Geräte an die Arbeiter verteilen—dies kann die in der Produktion gewonnenen Effizienzvorteile wieder aufheben.

Wearables benötigen zudem eine WLAN-Verbindung, was zu Sicherheitsproblemen führen kann, falls geschützte oder vertrauliche Informationen übertragen werden. Hacker könnten ungesicherte Endpunkte wie Wearable-Technologie nutzen, um Zugriff auf das Firmennetzwerk zu erlangen. Außerdem kann WLAN zu Latenzen führen. Wird die Verbindung zu langsam, kann das die Produktionsgeschwindigkeit nicht mehr halten.

In manchen Fällen können Wearables ein Sicherheitsrisiko darstellen, da AR-Smart-Glasses und Headsets das Sichtfeld des Bedieners einschränken können. Einige Brillen und Headsets sind nicht für den Dauergebrauch konzipiert, sodass Bediener unter Schwindel, Übelkeit oder Augenbelastung leiden könnten.

ZUGEHÖRIGER ARTIKEL: Mehr erfahren über AR-Smart-Glasses

Tabletbasierte AR

Was ist Tablet-AR?

Tabletbasierte Augmented Reality nutzt Tablets und andere Handheld-Geräte wie Smartphones, um Arbeitsanweisungen über AR-Apps zu liefern. Diese Art der AR wurde ursprünglich in sozialen Medien durch Apps wie Snapchat bekannt gemacht. In den letzten Jahren hat sich tabletbasierte AR zunehmend in der Produktion etabliert.

Häufige Anwendungen für Tablet-AR in der Fertigung

Tablets können eine kostengünstige Möglichkeit sein, AR in Fertigungsprozesse einzubinden, und lassen sich aufgrund der generellen Vertrautheit mit Tablets leicht implementieren. Grundsätzlich eignet sich tabletbasierte AR für Prozesse, die allgemeine Anleitungen und kurze Informationsphasen erfordern. Handelt es sich bei Ihrer Anwendung um einen einfachen Satz von Arbeitsanweisungen in einer Umgebung mit geringer Varianz, kann tabletbasierte AR eine sinnvolle Lösung sein. Sie liefert zwar die richtigen Informationen, jedoch nicht unbedingt am richtigen Ort oder zur richtigen Zeit. Zum Beispiel ist tabletbasierte AR effektiv, wenn Sie während einer Wartung auf ein Servicehandbuch verweisen müssen.

Vorteile von Tablet-AR

Der größte Vorteil von tabletbasierter AR ist ihre Einfachheit. Einrichtungszeit und Schulung dauern in der Regel kürzer, weil Nutzer mit Tablets und Smartphones bereits vertraut sind. Das Einrichten kann so einfach sein wie das Herunterladen einer AR-App, sodass man schnell einsatzbereit ist.

Da es Tablets überall gibt, lassen sie sich leicht beschaffen und schnell einsetzen. Zubehör wie Ladegeräte und externe Reparatur- und Wartungsdienste stehen ebenfalls leicht zur Verfügung. AR-Tablets eignen sich gut, um neue Mitarbeiter schnell mit praktischen Feldschulungen einzuarbeiten, aus der Ferne gemeinsam mit Experten Probleme zügiger zu lösen, Ausfallzeiten zu minimieren und Kosten zu senken.

Trade-offs & zu beachtende Aspekte

Obwohl tabletbasierte AR günstig und schnell zu implementieren ist, gibt es Kompromisse bei Bildschirmgröße, Skalierbarkeit und Mitarbeiterinteraktion.

Dass man Telefone und Tablets in der Hand halten muss, ist ein großer Nachteil für jeden Fabrikprozess, der beide Hände erfordert. Man denke nur daran, wie man einen 1,20 Meter langen Kabelbaum einhändig montieren sollte!

Tablets und Smartphones müssen ebenfalls geladen werden, was Stunden dauern kann. Selbst wenn Ihre Geräte Hot-Swap-Akkus verwenden, muss jemand sicherstellen, dass der Akkuvorrat geladen und einsatzbereit ist. Die Zeit, die auf das Laden der Akkus gewartet wird, kann gewonnene Produktivitätsvorteile zunichtemachen.

Mobiltelefone und Tablets benötigen ebenfalls WLAN-Konnektivität, was Sicherheitsrisiken mit sich bringen kann. Mit jedem weiteren Netzwerk-Endpunkt erhöhen sich mögliche Schwachstellen, die abgesichert werden müssen. Und wenn Sicherheit für Ihr Unternehmen kein Problem darstellt, kann Latenz ein Thema sein. Geringe Verbindungsgeschwindigkeiten und Daten-Engpässe können Abläufe verlangsamen, anstatt die Produktivität zu steigern.

Außerdem kann das lange Starren auf einen Bildschirm Ihre Sehkraft beeinträchtigen. Der Durchschnittsmensch nimmt sein Smartphone bis zu 150 Mal pro Tag in die Hand. Wenn man noch den ganzen Arbeitstag mit Blick auf einen Bildschirm hinzufügt, verschärft das das Problem.

Möglicherweise ist die größte Sorge bei Telefonen und Tablets in der Fabrik, dass das Nachschlagen von Arbeitsanweisungen auf dem Tablet den Blick des Bedieners von der Arbeitsfläche ablenkt. Durch das ständige Hin- und Herschauen zwischen Gerät und Arbeitsvorgang gewinnen Bediener nur wenig, wenn überhaupt, an Effizienz, was zudem mögliche Qualitätsprobleme nach sich ziehen kann.

ZUGEHÖRIG: Mehr erfahren über Tablet-AR

Projizierte AR

Was ist projizierte AR?

Projizierte AR vereint AR-Projektoren und Vision-Sensoren, um exakte Schritt-für-Schritt-Anweisungen als interaktive Grafiken auf beliebige Arbeitsflächen zu projizieren, begleitet von Audio- und visuellen Hinweisen. Da Grafiken, Animationen, Videos und Texte direkt auf das Werkstück oder das zu montierende Teil projiziert werden, ist die projektionsbasierte Augmented Reality die einzige AR-Variante, die fortwährend und in Echtzeit Anleitungen für Montage, Kommissionierung, Prüfung, Schulung und Wartung bereitstellt.

Obwohl sie noch relativ neu ist, hat sich die projizierte AR als wertvolle Ergänzung auf Fertigungsebene in fast jeder Branche erwiesen. Als ein führender Anbieter für AR-Technologie arbeitet LightGuide mit einer Vielzahl namhafter Unternehmen aus Automobil-, Luftfahrt-, Elektronik-, Lebensmittel-, diverser Fertigungs- sowie Gesundheitsbranchen zusammen, um eine wachsende Vielfalt an Herausforderungen zu lösen.

Häufige Einsatzbereiche von projizierter AR in der Fertigung

Ein zentrales Merkmal der projizierten AR ist ihre Flexibilität, wodurch sie sich an viele Fertigungsanwendungen anpassen lässt.

Standardisierung von Arbeitsanweisungen

In vielen Branchen ist eine gleichbleibend hohe Präzision für optimale Qualität unverzichtbar, besonders bei Prozessen mit großer Variabilität. Doch wenn unterschiedliche Personen auf verschiedenen Schichten und in unterschiedlichen Standorten arbeiten, ist eine unternehmensweite Standardisierung der Prozesse oft schwierig.

Projektionsbasierte AR ermöglicht es Herstellern, standardisierte Arbeitsanweisungen zu erstellen und bereitzustellen, die intuitiv, interaktiv und leicht verständlich sind. So können Hersteller sicher sein, dass jede Montage in allen Schichten und an allen Standorten auf dieselbe Weise erfolgt. Durchgängig standardisierte Arbeitsanweisungen sorgen für bessere Qualität, insbesondere wenn die AR-Software dafür konfiguriert ist, einen „No-Fault-Forward“-Ansatz in der Fertigung zu unterstützen.

Teileentnahme und Kommissionierung

Wenn Sie Teile und Komponenten für eine Fertigungslinie kommissionieren, wissen Sie, dass Fehler wie unvollständige Kits oder Kits mit falschen Teilen Folgen haben. Da Fehler beim Kommissionieren die Produktion verlangsamen können, sind Genauigkeit und Qualität beim Kitting entscheidend für eine hohe Produktivität und einen hohen Durchsatz.

Projektionsbasierte AR-Lösungen von LightGuide umfassen SpotGuide, das Arbeiter rasch durch die Teileauswahl in der richtigen Reihenfolge führt und so Fehler beim Kommissionieren minimiert oder ganz ausschließt.

Montage

AR-Projektoren leiten Bediener durch jeden Schritt eines Montageprozesses und bestätigen den Erfolg in jedem Schritt oder markieren Fehler, die behoben werden müssen, bevor es weitergeht. Auf diese Weise erfüllen Montagen bereits bei der Herstellung die Qualitätsstandards. Dies verankert Qualität in den Fertigungsprozess und führt zu höherem Ertrag und kürzeren Montagezeiten.

Schulung

Standardisiertes Training mit projektionsbasierter AR hilft dabei, schnell Wissens- und Kompetenzlücken zu schließen. Hersteller, die AR für Schulungen nutzen, können neue Mitarbeiter, Auftragnehmer und Aushilfskräfte rasch einarbeiten. Projektionsbasierte AR ermöglicht ein intuitives Training mit Tests, um das Verständnis zu überprüfen. Und da die projizierte AR Mitarbeiter von Anfang an in Best Practices schult, können Hersteller eine höhere Erstbearbeitungsqualität erreichen.

ZUGEHÖRIGER ARTIKEL: 6 Einsatzmöglichkeiten von Augmented Reality für jede Branche

Vorteile von projizierter AR

Projektionsbasierte AR visualisiert jeden Schritt eines Prozesses für den Bediener. Mit den richtigen Informationen am richtigen Ort zur richtigen Zeit können Bediener ihre Aufmerksamkeit und beide Hände bei der Arbeit behalten und sich auf die Qualität jedes Handgriffs konzentrieren. Dadurch werden Fehler reduziert und die Qualität verbessert. Viele Hersteller berichten außerdem von einem gesteigerten Durchsatz.

Da projektionsbasierte AR Arbeitsanweisungen schrittweise anbietet, können Bediener nicht zum nächsten Schritt wechseln, bis das AR-System bestätigt, dass der aktuelle Schritt erfolgreich abgeschlossen ist. So wird in manuellen Prozessen ein „No-Fault-Forward“-Ansatz ermöglicht, der die Qualität steigern und Verzögerungen minimieren kann.

AR-Projektoren bieten dem Bediener zudem mehr Freiheit als Wearables und Tablets. Und ohne störendes Headset, Brille oder Handheld-Gerät sind die Bediener viel weniger gefährdet, mit einem Sicherheitsrisiko in Kontakt zu kommen. Darüber hinaus sind projektionsbasierte AR-Systeme nicht auf Akkus oder WLAN angewiesen, sodass keine Abhängigkeit davon besteht und den Bedienern gleichzeitig ein besseres Situationsbewusstsein erhalten bleibt.

Projektionsbasierte AR ist speziell für industrielle Anwendungen konzipiert. Die Hardwarekomponenten sind robust genug, um in einem 24/7-Fertigungsbetrieb zu laufen und können auch in rauen Umgebungen eingesetzt werden, was sie für die anspruchsvollsten Anwendungen prädestiniert. Gleichzeitig sind sie flexibel genug, um sich in neue oder vorhandene Produktionszellen integrieren zu lassen und sich leicht in der Fabrik bewegen zu können. Sogar die Anbindung von projektionsbasierten AR-Systemen an MES und andere gängige Fertigungstechnologien ist möglich.

Trade-offs & zu berücksichtigende Aspekte

Das Hauptanliegen bei projektionsbasierter AR ist, dass sie neu und wenig bekannt ist. Das führt bei Herstellern zu der Frage, ob sie wirklich zuverlässig ist und tatsächlich einen spürbaren Einfluss auf Qualität und Betriebseffizienz haben kann.

Obwohl die Technologie neu ist, ist sie nicht unbewährt. Projektionsbasierte AR wird bereits in Tausenden von Anwendungen weltweit genutzt und hat sich gegenüber Wearables und Tablets als besonders wertvoll für Fertigungsprozesse erwiesen.

Da projektionsbasierte AR-Systeme stationär betrieben und am Arbeitsplatz gesichert werden, ist die Mobilität des Systems eingeschränkt. Es kostet Zeit, eine projizierte AR-Station an einen anderen Standort zu verlegen. Obwohl dies als Nachteil erscheinen kann, liegt der Vorteil darin, dass Bediener nicht in Bewegung sind, abgelenkt werden oder sich möglicherweise in eine gefährliche Lage begeben.

ZUGEHÖRIG: Warum projizierte AR verwenden?

Entscheidung, welcher AR-Typ für Ihre Fabrik geeignet ist

Wenn Sie entscheiden, welcher AR-Typ für Ihre Fertigungsanforderungen geeignet ist, empfiehlt es sich zu überlegen, in welchen Anwendungsfällen AR den größten Nutzen bringt und welcher AR-Typ diese Anwendung am besten unterstützt.

Für allgemeine, kurzfristige Anleitungen ist tabletbasierte AR schnell, effizient und kostengünstig. Da die breite Öffentlichkeit bereits mit Tablets vertraut ist, erfolgt die Einführung zügig und ermöglicht einen schnellen Mehrwert. Allerdings sollten Sie sich fragen, ob die Handheld-Option die Fähigkeit der Bediener beeinträchtigen könnte, effizient zu arbeiten.

Wenn Ihr Betrieb Mobilität und freihändiges Arbeiten erfordert, sind Wearables eine ideale Lösung. Sie können Arbeitsanweisungen rasch an verschiedene Standorte in der Fabrik übertragen und Mitarbeitern die Freiheit geben, mit beiden Händen zu arbeiten. Hersteller sollten prüfen, ob die Netzwerkverbindung stabil genug ist, um einen durchgängigen Betrieb zu gewährleisten, oder ob der Akkuwechsel mühsam oder störend ist. Darüber hinaus sollten Sicherheitsfragen sorgfältig betrachtet werden.

Befinden Sie sich in einer Produktionsumgebung mit hoher Varianz, eignet sich projizierte AR ideal, da sie sich problemlos an verschiedenste Branchen und Anwendungen anpasst, egal ob in Kleinserien- oder Großserienfertigung. Da projizierte AR die Arbeitsanweisungen direkt auf die Arbeitsfläche des Bedieners projiziert, werden komplexe Variationen einfach und intuitiv, was den Mitarbeitern einen Vorteil bei Produktivität und Qualität verschafft. Stromversorgung, Konnektivität und Datensicherheit sind in die Lösung integriert, sodass Betriebsfachleute weniger Zeit für die Verwaltung potenzieller Komplexitäten aufwenden müssen.

Bevor Sie eine neue Technologie in Ihrem Werk einführen, sollten Sie Ihre Fertigungsanforderungen und Ihr Produktionsumfeld sorgfältig prüfen, um sicherzustellen, dass Ihre AR-Lösung den gewünschten Nutzen bietet.

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