Qualität und Durchsatz haben Hersteller schon immer bei Investitionsentscheidungen in neue Prozesse und Technologien geleitet. Mit dem Zustrom interaktiver Industrie-4.0-Technologien stehen Fertigungsleitern viele Optionen zur Verfügung – etwa 3D-Druck, künstliche Intelligenz und Augmented Reality.
Augmented Reality (AR) wird in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungsbereichen, beispielsweise in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Medizin- und Elektronikindustrie, immer beliebter. Sie erfüllt nicht nur betriebliche Anforderungen, sondern bietet auch greifbare Vorteile wie effiziente Schulungen und Rückverfolgbarkeit.
Es gibt drei Haupttypen von Augmented Reality für Fertigungsanwendungen: Tablet-basiert, Wearables und projiziert. Von diesen dreien bietet die projizierte Augmented Reality die meisten Vorteile, indem sie über grundlegende betriebliche Anforderungen hinausgeht und unsere Sicht auf die Fertigung verändert.
Projizierte Augmented Reality
Projizierte AR verwendet eine Kombination aus Projektoren und Vision-Sensoren, um interaktive Schritt-für-Schritt-Grafiken auf jeder Arbeitsfläche darzustellen. Verglichen mit Tablet- und Wearable-AR ist die Vielseitigkeit projizierter AR für Fertigungsanwendungen praktischer und genauer. Seit über 10 Jahren liefert projizierte AR nachweislich Ergebnisse für führende Hersteller weltweit. Häufig wird sich die Investition bereits in sechs Monaten oder weniger amortisieren. Sie kann in jeder Branche eingesetzt werden, um eine durchgehende Anleitung sowie Fehlervermeidung und -erkennung zu ermöglichen.
Vorteile von projektionsbasierter AR
Projektionsbasierte AR schlägt eine Brücke zwischen Automatisierung und menschorientierter Produktion. Durch die Verbindung aus menschlicher Kompetenz und Technologie vereint sie das Beste von Industrie 4.0, um Mitarbeiter zu befähigen und zu binden, während gleichzeitig Produktivität, Durchsatz und Schulungseffizienz steigen.
Mit dem Ziel, Fabrikbereiche intelligenter, sicherer und effizienter zu machen, setzt projektorbasiertes Augmented Reality fortschrittliche Projektionstechnologie ein, um eine virtuelle Betriebs-„Leinwand“ auf jede Arbeitsfläche zu legen. Anschließend führt sie Bediener anhand einer Reihe von Audio- und visuellen Anweisungen.
Da projizierte AR die Mitarbeiter einfach „den Lichtern folgen“ lässt, wird die Einarbeitungszeit drastisch verkürzt, und die Mitarbeiter sind deutlich schneller produktiv. Die Technologie ist so intuitiv, dass nahezu jeder ohne Vorkenntnisse an eine Station treten und die Arbeit erledigen kann. Dies gilt sowohl für Einzel- als auch Gruppenschulungen, da sich die Systeme auf individuelle oder mehrere Bediener ausgelegt anpassen lassen.
Darüber hinaus steigert die zusätzliche sensorische Einbindung durch Audio- und visuelle Hinweise die Behaltensleistung während der Schulung und fördert den Aufbau einer kompetenten und flexiblen Belegschaft. Gleichzeitig stellt sie durch die „See What I See“-Technologie einen natürlichen „mehrschichtigen Audit“-Prozess in der Fertigung bereit.
Erstens ergaben Untersuchungen der Visual Teaching Alliance, dass „etwa 65 % der Bevölkerung visuelle Lerntypen sind“ und dass „das Gehirn visuelle Informationen 60.000 Mal schneller verarbeitet als Text“. Daher ist es wenig überraschend, dass visuelle Inhalte Schulungen interessanter machen. Videos und Animationen fördern zudem Gamification und eine Art von Interaktion, die bei Tablets oder Wearables nicht so ausgeprägt ist.
Zweitens fällt es vielen Menschen mit Behinderungen leichter, visuelle und auditive Informationen zu erfassen. ReadingRockets.org belegt dies in einer Studie, wonach Schüler mehr Inhalte begreifen, wenn sie visuell dargestellt werden. Grafiken und Töne richten mehr Aufmerksamkeit auf die Handlungen und vereinfachen die Schritte. Die Verwendung visueller Elemente reduziert also die kognitive Belastung und erleichtert das Reagieren. Diese Funktionen sind auch für Personen ohne kognitive Beeinträchtigungen hilfreich. Menschen mit Sprachbarrieren benötigen weniger Text, und für Menschen mit Farbfehlsichtigkeit stehen spezielle Farbspektren zur Verfügung, die nur in projizierter AR realisierbar sind.
Zwischen Grafiken, Videos, Text und Audiohinweisen (neben vielen anderen Indikatoren) werden die richtigen Informationen zur richtigen Zeit am richtigen Ort dargestellt. Konkret bedeutet dies, dass die richtigen Informationen (die exakten Arbeitsanweisungen für den Prozess) genau dort erscheinen, wo sie benötigt werden (direkt vor dem Mitarbeiter und an der Arbeitsstelle), und zwar genau dann, wenn sie benötigt werden (es wird immer nur ein Schritt angezeigt). So bleiben die Anweisungen präzise, die Mitarbeiter behalten den Blick auf ihre Tätigkeit, und der Fokus liegt auf der Qualität jedes einzelnen Arbeitsschritts. All diese Faktoren erhöhen die Sicherheit, die kognitive Leistungsfähigkeit und den Gesamterfolg der Prozesse.
Manche Fabriken versuchen, Prozessdesigns mithilfe von Digital-Twin-Modellen zu testen und zu simulieren. Diese Digital Twins veranschaulichen, wie ein Arbeitsablauf aussieht und wie ihn ein Mitarbeiter durchführen sollte. Oft erfüllen diese digitalen Modelle jedoch nicht die Konstruktionsziele, wenn sie auf dem Fabrikboden eingesetzt werden. Projizierte AR bildet aus dem digitalen Zwilling einen physischen Zwilling, sodass die tatsächlichen Prozesse die im Modell prognostizierten Kennzahlen erreichen können – belegt durch Echtzeit-Kennzahlen bei manuellen und automatisierten Abläufen. Die Software erfasst Echtzeit-Analysen wie OEE, Drehmomentwerte und Schulungszeiten und ermöglicht so ein Nachverfolgen und Bewerten manueller Arbeiten.
Projizierte AR-Software kann mit Hunderten von gängigen Fabriksystemen konfiguriert werden, darunter MES, SPS, Drehmomentwerkzeuge, Kameras und Sensoren. So ermöglicht sie einen vollständigen Einblick in Prozesse und eine umfassende Rückverfolgbarkeit, um spezifische Probleme im Betriebsablauf zu identifizieren. Darüber hinaus ist sie auf Unternehmensebene einsetzbar und kann sich einfach mit gängigen Cloud-Plattformen verbinden, um benutzerdefinierte Dashboards und Analysen zu erstellen. Hierzu zählen Produkte wie Microsoft Power BI und Siemens MindSphere.
Auf diese Analysen kann je nach Benutzerstatus einfach zugegriffen oder deren Zugriff beschränkt werden. Benutzer mit höherem Berechtigungslevel können bei Bedarf Änderungen vornehmen. Angenommen, der Prozess ändert sich durch eine veränderte Platzierung einer Schraube: Ein Benutzer kann sich anmelden, Grafiken innerhalb weniger Minuten per Drag-and-drop anpassen und so den neuen Ablauf berücksichtigen. Projizierte Augmented Reality ist leicht zu bedienen und zu programmieren – ein Plug-and-play-System, das schnell einsatzbereit ist.
Eines der herausragenden Merkmale der projizierten AR-Software ist die verbesserte Fehlervermeidung nach dem Prinzip „No-Faults-Forward“. Statt Fehler erst am Ende eines Durchlaufs zu erkennen, verhindert die Software sie bereits während des Prozesses, indem sie Mitarbeiter für wichtige Schritte bestätigt, dass die Arbeit korrekt war. Ein Beispiel hierfür ist das genaue Messen mit einem Werkzeug, bevor der nächste Schritt ausgeführt wird. Die Software verbindet sich mit Smart Tools und erfasst die Messwerte in Echtzeit. Abhängig vom korrekten Abschluss eines Schritts kann der Mitarbeiter fortfahren oder zurückgehen. So wird die Arbeit direkt beim ersten Mal richtig ausgeführt.
Schließlich ist die Hardware für projektionsbasierte AR äußerst robust und flexibel für einen 24/7-Betrieb in der Fertigung, ohne dass Akkus geladen oder kabellose Verbindungen benötigt werden. Alle Komponenten projizierter AR lassen sich in bestehende oder neue Produktionszellen integrieren und problemlos im gesamten Werk neu einsetzen. Zudem ist das System unempfindlich gegenüber rauen Fertigungsbedingungen und somit auch für anspruchsvollste Anwendungen geeignet.
Erfolgreiche Fertigungsprozesse müssen jede Sekunde und jeden Cent optimal nutzen. Durch die Funkübertragung von Daten entstehen bei Tablets und Wearable-Headsets jedoch häufig erhebliche Latenzzeiten zwischen dem Zeitpunkt, an dem Informationen benötigt werden, und dem, an dem sie tatsächlich verfügbar sind. Zudem können sie fallen gelassen werden und erfordern laufende Wartung. Im Gegensatz dazu liefert projizierte AR Echtzeit-Arbeitsanweisungen und erfordert nur minimale Instandhaltung. Da kaum eine Gefahr besteht, das Equipment fallen zu lassen oder zu beschädigen, und es über das Werkstromnetz betrieben wird – ohne Laden oder Akkutausch –, entfällt Ausfallzeit durch Akkuwechsel oder Ladezeiten vollständig. Projizierte AR ist die einzige AR-Art, die ununterbrochen läuft und so Produktionsverzögerungen begrenzt.
Trade-offs bei projektionsbasierter AR
Das größte Bedenken bei projektionsbasierter AR ist, dass sie keine weit verbreitete Technologie ist. Daher stellen Hersteller oft die Frage nach ihrer Zuverlässigkeit. Tatsächlich bietet projektionsbasierte AR jedoch vor dem Kauf die realistischsten Beispiele für ihre Einsatzfähigkeit.
Während Werbefilme für Tablets und Wearables Apps und Grafiken zeigen, die bearbeitet sind, um eine Vorstellung davon zu vermitteln, was der Nutzer sieht, demonstriert projektionsbasierte AR exakt die tatsächliche Anwendererfahrung. Der Projektor funktioniert in jeder Umgebung und projiziert Grafiken. Demonstrationen dieser Technologie bilden reale Fertigungsszenarien präzise nach.
Zudem besteht kein Risiko, dass Mitarbeiter sich durch Herumgehen mit dem System in eine unsichere Lage bringen, da die projektionsbasierte AR fest montiert ist. Darüber hinaus wird die mit dem Projektor kombinierte Arbeitsstation häufig individuell an ergonomische Anforderungen angepasst und bietet somit zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen für die Anwender.
Projektionsbasierte AR in der Praxis
Projektionsbasierte Augmented Reality ist die einzige Art von AR, die eine lückenlose, ununterbrochene Anleitung in Echtzeit bietet. Sie unterstützt zahlreiche Anwendungen und eine unbegrenzte Vielfalt von Produkten. Zu den Vorteilen ihrer Hard- und Software zählen intuitive, interaktive Arbeitsanweisungen, physische Zwillinge, die Platzierung der richtigen Informationen am richtigen Ort zur richtigen Zeit, Robustheit, Skalierbarkeit und Sicherheit. Projizierte AR entwickelt Arbeitsabläufe auch jenseits der eigentlichen Arbeitsstation weiter.
Die Implementierung von Systemen, die auf höhere Mitarbeiterbindung und Inklusion abzielen, stärkt die Unternehmenskultur. Angemessenere Arbeitsbedingungen führen zu höherer Mitarbeiterzufriedenheit. Da die projizierte Anleitung Stress reduziert, bleibt mehr Zeit, über den Prozess nachzudenken. Diese neue Achtsamkeit kann Mitarbeiter dazu veranlassen, neue Lösungen und Verbesserungen der Abläufe zu entwickeln. Sobald die Arbeit an Bedeutung gewinnt, sind die Mitarbeiter zufriedener und stärker in ihre Tätigkeit eingebunden. Zusammen erhöhen diese neuen Sichtweisen die Agilität des Unternehmens und treiben es in die Zukunft.
Insgesamt bereichert projizierte Augmented Reality die Prozesse und Kulturen in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungsfeldern. Bei Investitionen in Industrie-4.0-Technologie für die Fertigung geht projizierte Augmented Reality über die bloßen betrieblichen Anforderungen hinaus und verwandelt das Unternehmen.
Wenn Sie mehr über Anwendungen projizierter AR auf dem Shopfloor erfahren möchten, kontaktieren Sie unser Team oder fordern Sie eine Demo an.