6 Anwendungen von Augmented Reality in der Fertigung in jeder Branche

Augmented Reality (AR) verändert die Art und Weise, wie wir uns in der Fertigung vernetzen und interagieren. Als erweiterte Version unserer Umgebung ist Augmented Reality eine Kombination aus digitalen und audiovisuellen Elementen, die die reale und digitale Welt miteinander verbindet.

Im Gegensatz zu Virtual Reality (VR) ermöglicht AR die Interaktion zwischen computergenerierten Informationen und der realen Umgebung. VR entkoppelt den Benutzer von der realen Welt und blockiert dessen Wahrnehmung der wahren Realität durch Headsets. AR hingegen stellt beide nebeneinander dar. Ob es darum geht, ein Pokémon auf dem Bürgersteig zu platzieren, einen neuen Stuhl in Ihrem Büro zu visualisieren oder Arbeitsanweisungen an Ihrem Arbeitsplatz zu leiten – diese Darstellungen integrieren eine neue Realität in unsere bestehende. Zusammenfassend verbessert AR die Fertigungskapazitäten und macht sie zu einem perfekten Werkzeug für Industrie 4.0.

Augmented Reality in der Fertigung

Hersteller investieren verstärkt in die Mensch-Maschine-Interaktion. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, setzen führende Hersteller weiterhin auf Automatisierung, um einfache, repetitive Aufgaben zu erledigen und Daten zu erfassen. Manuelle Prozesse sind jedoch nach wie vor äußerst relevant. Hersteller übertragen ihren Mitarbeitern komplexere Aufgaben und erhöhen ihre Flexibilität gegenüber Variationen. Indem sie diese Silos überwinden und Fabriken durch Augmentierung stärken, steigern Daten und komplexe Problemlösungen die Effizienz und Produktivität insgesamt.

Augmented Reality stellt diese Verbindung her. Sie führt und überwacht manuelle Prozesse, was zu einem neuen Verständnis unserer Abläufe führt. Forschung zur Mensch-Maschine-Kollaboration mithilfe von AR an der Universität Patras ergab, dass „AR-Schnittstellen sich in die Arbeitsumgebung einfügen und diese bereichern können, wodurch die Interaktion mit [Robotern] natürlich und intuitiv wird.“

Solche Forschung zeigt, dass die Mensch-Maschine-Verbindung mittels AR führende Hersteller dabei unterstützt, Herausforderungen zu identifizieren. Von den geringsten Bewegungen, die von 3D-Sensoren und Bildverarbeitungskameras erfasst werden, können die besten AR-Lösungen für die Fertigung kleinste Datenpunkte identifizieren. Die Aggregation dieser Daten führt Hersteller zu den genauen Momenten, in denen Ineffizienzen auf Unternehmensebene auftreten, und zeigt ihnen, wie sie Abläufe zur Steigerung der Produktivität optimieren können.

Lassen Sie uns einige der wichtigsten Vorteile des Einsatzes von Augmented Reality in der Fertigung erkunden.

6 Anwendungsfälle von AR in der Fertigung, die die Betriebseffizienz steigern

1. Schulung & Weiterbildung

Der Einsatz von AR-Lösungen zur Bewältigung von Herausforderungen in der Fertigungsschulung und Weiterbildung kommt Unternehmen und Mitarbeitern auf allen Ebenen zugute. Digitale AR-Arbeitsanweisungen lassen sich an die Bedürfnisse von Unternehmen anpassen, sei es für die Schulung auf individueller Ebene, in der Fabrik oder im gesamten Unternehmen. Ein Klick auf eine Schaltfläche wechselt mühelos die Programme und bietet Produktionsschulungen für Einzelpersonen oder große Gruppen. Diese Programme passen sich problemlos jedem Kenntnisstand an und sind sowohl für Personen mit geringem Fertigungshintergrund als auch für solche mit über 30 Jahren Erfahrung geeignet.

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Vor allem standardisieren digitale Arbeitsanweisungen die Schulung. Mündliche Anweisungen können je nach Schulungsperson variieren. Papieranweisungen können je nach letztem Aktualisierungsdatum variieren. Augmented-Reality-Arbeitsanweisungen werden unternehmensweit mit einem Klick aktualisiert. Verbundene Systeme werden gleichzeitig aktualisiert, wodurch Informationslücken vermieden werden. Zudem stellen digitale Arbeitsanweisungen sicher, dass die Informationen an jedem Arbeitsplatz identisch sind.

2. Digitale Arbeitsanweisungen

Ebenso führen AR-Arbeitsanweisungen die Mitarbeiter durch standardisierte Prozesse. Anstatt dass ein Mitarbeiter drei Aktionen gleichzeitig liest und nur ein Bild zur Veranschaulichung hat, projiziert AR die Arbeitsanweisungen direkt auf die Arbeitsfläche und führt die Mitarbeiter Schritt für Schritt an. Daher liegt der gesamte Fokus auf der Qualität dieser einen Aktion, was Zeit, Fehler und die kognitive Belastung des Mitarbeiters erheblich reduziert.

Darüber hinaus erleichtert AR die Erstellung digitaler Arbeitsanweisungen. Durch das Hinzufügen visueller und akustischer Hinweise zu den Schritten wird weniger Text benötigt. In Systemen wie der AR-Software von LightGuide gibt es zusätzliche sensorische Funktionen wie akustische Hinweise, blinkende Lichter, Animationen und Videos, um die Aufmerksamkeit auf die Anweisungen zu lenken. Alle diese Funktionen können über eine Drag-and-Drop-Oberfläche programmiert werden, was den Zeitaufwand für die Erstellung von Arbeitsanweisungen für Fertigungs- und Montageprozesse reduziert.

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6 Tipps zum Erstellen praktischer Arbeitsanweisungen

3. Produktvariation

Sobald Arbeitsanweisungen erstellt sind, werden sie einem Index von Programmen hinzugefügt, die auf jedem AR-System verfügbar sind. Da pro System mehr als ein Prozess zur Verfügung steht, können sich Mitarbeiter schnell und bequem an Produktvariationen anpassen. Ein Barcode-Scan ermöglicht es der AR-Software, die mit einem MES- oder SPS-System des Unternehmens verbunden ist, ein neues Teil zu erkennen und automatisch die entsprechenden Arbeitsanweisungen aufzurufen.

4. Qualitätssicherung

Inspektion und Verifizierung sind äußerst wichtig, um die Qualität sicherzustellen. Es ist jedoch immer noch üblich, dass Inspektionen erst am Ende eines Prozesses stattfinden. Mit geführten AR-Lösungen können Arbeitsanweisungen schnelle Inspektionen in jedem Schritt integrieren, ohne die Zykluszeit zu beeinträchtigen.

Die AR-Software von LightGuide integriert sich sogar mit 3D-Vision-Kameras und maschinellem Lernen, um Fehler wie korrektes Drehmoment, richtige Drahtplatzierung und Zählung basierend auf dem Teiltyp zu identifizieren. Sie speichert alle Inspektionsinformationen – zusammen mit allen Prozessdaten – und fügt sogar Schnappschüsse zur zusätzlichen Absicherung hinzu. Darüber hinaus verfügt die LightGuide AR-Software über eine No-Fault-Forward-Schrittstruktur. Das bedeutet, dass ein Mitarbeiter erst zum nächsten Schritt übergehen kann, wenn er absolut sicher ist, dass der aktuelle Schritt korrekt ist.

5. Ergonomie

Da Augmented Reality digitale Überlagerungen auf die Oberflächen um Sie herum projiziert, kann sie sich an Ihre Bedürfnisse anpassen. Nicht jeder arbeitet in der gleichen Umgebung. Anpassungen sind erforderlich für die Art der Arbeit, die Sie ausführen, wo Sie sie ausführen und wie viel Sie auf einmal erledigen. In der Ergonomie werden diese als physische, kognitive und organisatorische Bedürfnisse definiert. Zusammen beeinflusst die Ergonomie maßgeblich die Art und Weise, wie Ihre Mitarbeiter mit ihrer Arbeit interagieren.

Digitale AR-Arbeitsanweisungen sind anpassbar. Wenn Änderungen vorgenommen werden müssen, um den Mitarbeitern entgegenzukommen, kann dies in wenigen Minuten geschehen. Darüber hinaus können digitale Arbeitsanweisungen Text in mehreren Sprachen anbieten. Obwohl die visuellen und auditiven Elemente wenig Text erforderlich machen – wodurch Sprachbarrieren automatisch reduziert werden – können zusätzliche Schaltflächen den sofortigen Wechsel der Sprachoptionen ermöglichen.

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6. Manuelle Prozessdaten & Analysen

Der Aufstieg der Automatisierung führte auch zu einem Anstieg der verfügbaren Prozessdaten. Manuelle Prozesse sind jedoch weiterhin relevant, und Hersteller aggregieren selten neue Daten daraus. Augmentierung lässt beide Prozesse zusammenarbeiten.

AR-Technologie ermöglicht es Herstellern, gleichzeitig auf manuelle Prozess- und automatisierte Daten zuzugreifen. Sie sammelt weiterhin Zykluszeiten und Defekte, fügt aber detailliertere Referenzpunkte hinzu. Beispielsweise verfolgen augmentierte Arbeitsanweisungen Schrittzeiten, die genauen Aktionen, die zu einem Defekt führten, und operative Echtzeit-Metriken. Insgesamt liefern diese zusätzlichen manuellen Daten ein umfassenderes Bild der Fabrikfunktionalität und zeigen genau, wann und wo Probleme auftreten.

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Fertigungsindustrien, die von Augmented Reality profitieren

Hersteller in verschiedenen Branchen weltweit investieren in AR-Lösungen. Obwohl sie unterschiedlichen Herausforderungen gegenüberstehen, ist AR vielseitig genug, um jede davon zu lösen und zusätzliche Vorteile zu bieten.

Hier erfahren Sie, wie führende Hersteller Augmented Reality einsetzen, um die betriebliche Effizienz zu steigern.

1. Automobilfertigung

Die Varianz in der Automobilfertigung ist enorm. Allein Ford bietet weltweit 41 verschiedene Fahrzeugmodelle an. Darin sind die Varianten einiger Modelle noch nicht enthalten, was bei Modellen wie dem Ford Ranger bis zu 15 verschiedene Ausführungen bedeuten kann. Hinzu kommen die verschiedenen Farboptionen für jedes Modell und individuelle Anpassungen…

All diese Optionen bedeuten, dass sich die Produktion schnell ändern kann. In einer Stunde montieren die Mitarbeiter möglicherweise einen Griff für den Ford Ranger und in der nächsten Stunde für den Mustang. Augmented Reality findet in der Automobilfertigung Anwendung, indem sie diese Änderungen sofort und effizient gestaltet, angesichts der extremen Varianz, die sowohl OEMs als auch Tier-Zulieferer produzieren müssen.

Ein hervorragender Anwendungsfall zur Visualisierung mit AR in der Automobilfertigung ist die Montage von Dachhimmeln. Wenn ein so großes Bauteil über die Linie läuft, muss ein Mitarbeiter genau wissen, wo Polsterung, Klebstoff, Kabelbaum und/oder andere Komponenten anzubringen sind. Oft müssen diese Platzierungen millimetergenau erfolgen, um dem jeweiligen Modell zu entsprechen.

Durch die Ergänzung digitaler Arbeitsanweisungen erhält ein Mitarbeiter eine exakte Vorlage dessen, was zu produzieren ist. Die Platzierungen werden auf das Bauteil projiziert, sodass es keine Unsicherheiten bei der Positionierung gibt. Fehler werden erheblich reduziert, und Produktivität sowie Effizienz steigen sprunghaft an.

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2. Fertigung in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie

In der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie ist Qualität das A und O. Produkte benötigen eine 100%ige Garantie, dass sie korrekt montiert sind, selbst wenn dies den Durchsatz reduziert. Man stelle sich vor: Man wäre bereit zu warten, um in ein Flugzeug zu steigen, von dem man sicher ist, dass keine Schrauben fehlen.

Ironischerweise hinkt die Branche selbst trotz der innovativen Technologie in den Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsprodukten hinterher. Oft arbeiten diese Fabriken noch mit mündlichen und schriftlichen Arbeitsanweisungen. Das Vorhandensein von informellem Wissen ist ein Vorteil. Jedoch vergrößert die Welle der Kündigungen (Great Resignation) den Fachkräftemangel in dieser Branche erheblich.

Augmented-Reality-Anwendungen erstrecken sich auf die Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungsfertigung, indem sie Qualität sichern und Arbeitsanweisungen standardisieren und digitalisieren. Die No-Fault-Forward-Schritte der LightGuide AR-Software bieten eine weitere Bestätigungsmethode, die sicherstellt, dass der Mitarbeiter erst fortfahren kann, wenn die Schritte korrekt abgeschlossen sind.

Zusätzlich verbessert die Verwendung digitalisierter Arbeitsanweisungen den Prozessfluss. Die Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie arbeitet mit hoher Varianz und langen Standardzykluszeiten und profitiert von einem Einzelstückfluss-Prozess. Das bedeutet, dass Unterbaugruppen an jeder Station gefertigt und weitergegeben werden, bis das Bauteil fertiggestellt ist. Mit AR-Arbeitsanweisungen sehen die Mitarbeiter die Schrittanweisungen genau dort, wo sie sie benötigen, und werden in jedem Prozessschritt bestätigt, wodurch Fehler verhindert und eliminiert werden.

AR-Arbeitsanweisungen bieten zudem einen zusätzlichen, überraschenden Vorteil. Da die AR-Software manuelle Prozessdaten verfolgt, erfasst sie Momentaufnahmen und Datenpunkte, die normalerweise verloren gehen würden. In der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie ist diese „digitale Geburtsurkunde“ der Bauteilherstellung eine zusätzliche Haftpflichtversicherung.

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3. Elektronikfertigung

In der Elektronikfertigung sind sowohl Quantität als auch Qualität entscheidend. Die meisten Elektronikprodukte werden nicht von den Markennamen hergestellt, die auf Laptops und Smartphones zu sehen sind. Tatsächlich wird die Fertigung von Auftragsherstellern übernommen.

Da ein Großteil der Arbeit ausgelagert wird, verlangen die Elektronikunternehmen mit Markennamen extrem niedrige Fehlermargen (bis zu 1-2 %), um Geschäftsbeziehungen aufrechtzuerhalten. Daher müssen Auftragshersteller Mitarbeiter einsetzen, die schnell lernen und fehlerfrei arbeiten können. Die Fluktuationsraten in dieser Branche sind jedoch immens. Es ist schwierig, Mitarbeiter nach ihrer Einstellung zu halten und sicherzustellen, dass sie die Standards der Fabrik einhalten.

Darüber hinaus ist die Elektronikindustrie ständig innovativ. Man denke nur daran, wie viele neue Smartphone-Modelle pro Jahr auf den Markt kommen. Stellen Sie sich nun vor, wie oft Arbeitsanweisungen in diesem Zeitraum aktualisiert werden müssen.

Die Bindung und Umschulung von Mitarbeitern hält Lohnfertiger in einem chronischen Zustand geringer Produktivität. Glücklicherweise schulen und bilden AR-geführte Arbeitsanweisungen auf einfache und agile Weise weiter. Systeme wie LightGuide AR bieten zu diesem Zweck Doppelfunktionen und fungieren als Trainingseinheit, die in die Produktion in der Fabrikhalle integriert werden kann. Es visualisiert Arbeitsanweisungen und macht sie so leichter und schneller verständlich. Auszubildende Mitarbeiter erfassen Prozesse dann schneller und fehlerfrei. Zudem können, wie bereits erwähnt, mehrere Programme auf einem System laufen, was es anpassungsfähig an Variationen macht.

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4. Medizinische Fertigung

Um die FDA-Zulassung zu erhalten, müssen Hersteller im Medizin- und Pharmabereich strenge Standardverfahren und Verifizierungsmethoden einhalten. Integrität ist entscheidend. Ob für die Zusammenstellung von Kits, das Zählen von Pillen oder die Vorbereitung der Arzneimittelentwicklung – jeder Prozess muss die Sicherheit des Bedieners und des Endverbrauchers gewährleisten.

Um die Sicherheit zu gewährleisten, setzen Medizinhersteller auf Augmented-Reality-Verifizierung. Durch das Hinzufügen von 3D-Sensoren zur LightGuide AR-Software bestätigen Hersteller, dass ein Prozessschritt – wie z.B. aus welchem Behälter eine Komponente entnommen werden soll, welches Werkzeug zu verwenden ist und wo die Komponente platziert werden soll – korrekt ausgeführt wird. Die Produktvalidierung kann mit hochpräzisen maschinellen Bildverarbeitungskameras und anderer Sensortechnologie erreicht werden, um zu bestätigen, dass das Produkt bis zur letzten Schraube korrekt montiert ist.

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Arten von Augmented Reality für die Fertigung

Derzeit gibt es drei Haupt-AR-Typen, die zur Unterstützung von Fertigungs- und Montageprozessen eingesetzt werden. Jeder dieser Typen bietet ein immersives Erlebnis, das die Abläufe verbessert. Doch je nach Umgebung und Anforderungen einer Fabrik führt die Kenntnis des am besten geeigneten AR-Typs für eine Anwendung zum größten operativen Erfolg.

Tablet-basierte Augmented Reality für die Fertigung

Tablet-AR-Technologie ist eine Kombination aus Tablets und anderen Handheld-Geräten (wie Smartphones), die Arbeitsanweisungen über AR-Apps darstellen. Die meisten Menschen kennen die AR-Anwendungen in sozialen Medien, wie Snapchat-Filter. Tablets und Smartphones haben jedoch in den letzten Jahren zunehmend Einzug in die Industrie gehalten.

Tablet-AR ist besonders benutzerfreundlich. Die meisten Menschen sind mit der Tablet-Technologie vertraut, was die Schulung vereinfacht und die Einarbeitungszeit verkürzt.

Tragbare Augmented Reality in der Fertigung

Wearable AR-Technologie projiziert eine grafische Überlagerung auf die Umgebung durch AR-Brillen oder Headsets. Die meisten Menschen kennen AR-Smart-Glasses wie Google Glass und Microsoft HoloLens. Diese fungieren als leichte, freihändige Computer zur Anzeige und Speicherung von Informationen.

Im Vergleich zu Tablet-AR ist Wearable AR eine beliebte Wahl in Fabriken, aufgrund ihrer Mobilität und dynamischen Grafiken.

Projektionsbasierte AR-Lösungen für die Fertigung

Projektionsbasierte AR nutzt eine Kombination aus Projektoren und Vision-Sensoren, um virtuelle, interaktive Schritt-für-Schritt-Grafiken auf jede Arbeitsfläche zu projizieren. Sie ist in einem breiten Spektrum von Fertigungslösungen einsetzbar, darunter Montage, Teileentnahme und -bereitstellung (Kitting), Prüfung und Inspektion, Schulung und Wartung.

Projektionsbasierte Augmented Reality ist die vielseitigste aller Augmented-Reality-Typen. Sie ist die beste AR-Lösung für alle Fertigungsindustrien und bietet die größten Vorteile für Unternehmen.

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Die Zukunft der Augmented Reality in der Fertigung

Augmented Reality ist bereits eine weltweit führende Technologie in der Fertigung. Und die Investitionen werden weiter zunehmen. Es wird geschätzt, dass „bis 2025… industrielle AR einen Marktwert von 70 Milliarden US-Dollar erreichen wird.“

Die Erweiterung der Mensch-Maschine-Kollaboration erschließt neue Methoden, um unsere Fabriken zu vernetzen und mit Daten zu interagieren. Unternehmen in jeder Branche profitieren von Lösungen für die Fertigungsschulung, Standardisierung, Optimierung und das allgemeine Wohlbefinden der Mitarbeiter.