Augmented Reality Maschinenbedienung im Wandel mit Augmented Reality

Redakteur: Andreas Leu

Mit der Digitalisierung werden sich auch Bedienung und Überwachung von Maschinen verändern. Zunächst wird sich die Technologie noch stark an Smartphones und Tablets orientieren.

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(Bild: Eaton)

Marco Bison, Manager Solution Architects ICPD MOEM SA— Mit dem Industrie-4.0-Ansatz und Smart Factories ergeben sich ganz neue Möglichkeiten für die industrielle Produktion. Menschen und Maschinen können auf neue Art miteinander interagieren. So lassen sich sowohl Effizienz als auch Sicherheit steigern. Wenn die Fähigkeiten der Maschinen aber immer mehr wachsen, reichen althergebrachte Methoden der Bedienung und Überwachung nicht mehr aus. Eine einfache Bohrmaschine, die über die einzige Funktion Bohren verfügt, lässt sich sehr einfach mittels weniger Hebel und Regler bedienen – dafür ist ihr Funktionsumfang aber auch entsprechend eingeschränkt. Schon bei herkömmlichen Maschinen zur Metallumformung ist die Steuerung wesentlich komplexer. Werden diese Maschinen nun aber auch noch vernetzt und intelligent, stossen traditionelle Eingabemethoden, etwa über Tastenfelder, an ihre Grenzen – auch weil es sich immer mehr um Kommunikation zwischen Mensch und Maschine handelt als um die einseitige Eingabe von Befehlen durch einen Bediener. Eine Maschine, die unablässig reale Daten sammelt, muss auch in der Lage sein, diese anschaulich darzustellen. Mit dem Einsatz von Predictive Maintenance gestaltet sich auch die Wartung einer solchen Maschine dank der Hilfe von Daten einfacher. Die gesammelten realen Daten können auch an den digitalen Zwilling weitergegeben werden – eine digitale Kopie der gesamten Maschine, die den gesamten Arbeitsprozess abbilden kann. So können Arbeitsabläufe und Funktionsweise der Maschine überprüft und im Ernstfall schnell eingegriffen werden. Teile, die ihre vorgesehenen Stunden eingesetzt wurden, können frühzeitig ersetzt werden, noch bevor ein Defekt auftritt. Probleme lassen sich so schnell erkennen und beheben, damit der Betrieb möglichst nahtlos fortgesetzt werden kann. Hier ist die Darstellung als 3D-Hologramm als optische Komponente von deutlichem Vorteil für die Mitarbeiter, welche für die Wartung der Maschinen zuständig sind.

Touch-Displays erobern die Industrie

Unter dem Gesichtspunkt der Effizienz sollte die Bedienung von Produktionsanlagen vor allem intuitiv sein. Ein bedienungsorientierter Menüaufbau bringt gegenüber einem funktionsorientierten wesentliche Vorteile für die Mitarbeiter. Sie müssen nicht mehr zwischen verschiedenen Ebenen hin und her wechseln, um einen Fertigungsvorgang zu programmieren. Moderne Bedienkonzepte für Maschinen nehmen häufig Anleihen an Smartphones und Tablets. Die intuitive Bedienung über Buttons, Druck- und Wischgesten, die ohnehin fast jeder kennt, kann von Mitarbeitern sehr schnell erlernt werden. Je nach Einsatzbereich können verschiedene Arten von Screens zur Anwendung kommen. Resistive Touchscreens reagieren auf Druck. Das heisst, sie können auch in Bereichen eingesetzt werden, in denen die Maschinenbediener Handschuhe tragen müssen. Allerdings können diese Displays keine Multitouch-Befehle verarbeiten. Dabei handelt es sich beispielsweise um das vom Smartphone bekannte Zoomen mit zwei Fingern. Dafür sind kapazitive Touchscreens notwendig. Diese reagieren auf elektrische Leitfähigkeit: Sie lassen sich also nur mit den Fingern oder speziellen Stiften bedienen.

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Smartphones und Tablets in der Fabrik

Es bleibt aber nicht bei fest an Maschinen installierten Touchscreens. Mitarbeiter in der Produktion nutzen vermehrt auch mobile Smart Devices. Mit Tablets können etwa Fertigungsprozesse überwacht und visualisiert werden. Oder sie werden für die Anlagenüberwachung eingesetzt. Auch Smartwatches sind schon, wenn auch in geringem Umfang, in Fertigungsumgebungen zu finden. Das liegt vor allem daran, dass der Umfang der übermittelbaren Informationen bei einer Smartwatch sehr gering ist. Kurze Warnungen liessen sich so aber durchaus überbringen. Neben den verschiedenen Bildschirmgrössen der Smart-Devices erschweren vor allem auch die unterschiedlichen Betriebssysteme die Integration in bestehende Arbeitsabläufe.

Dafür sprechen aber einheitliche Schnittstellen und durchgehende Sicherheits­konzepte. Mit Visualisierungslösungen wie Galileo 10 von Eaton können Entwickler rollen- und kontextbasierte Konzepte für unterschiedliche Arten von Bediensystemen erstellen. Für detaillierte Meldungen und Statusberichte können dann Tablets verwendet werden, für Informationen zur sofortigen Kenntnisnahme Smartphones oder sogar Smartwatches.

Virtual und Augmented Reality: Science Fiction oder Standard von morgen?

Dabei denken viele vielleicht zuerst an Spiele – doch mit der Technologie lassen sich auch Lösungen für die Industrie entwickeln. Mit Virtual-Reality-Anwendungen können Anlagenbauer ihren Kunden beispielsweise zeigen, wie eine leere Fabrikhalle später mit Maschinen aussehen wird. Durch eine solche anschauliche Präsentation ergeben sich verkaufsfördernde Argumente.

Wichtiger für den täglichen Einsatz dürfte aber die AR sein – dabei wird nicht wie bei der VR ein rein digitales Bild gezeigt, sondern die Realität wird mit virtuellen Inhalten angereichert. Beim Blick durch eine AR-Brille sehen Nutzer ihre ganz normale Umgebung, sie können sich aber alle möglichen digitalen Informationen zusätzlich anzeigen lassen. 2014 brachte Google mit Glass als eines der ersten Unternehmen ein solches Produkt auf den Markt. Diese Brille war aber sehr filigran designt und deshalb für den Einsatz in industriellen Umgebungen weniger geeignet. Microsoft stellte 2017 seine Hololens vor; diese AR-Brille verfügt über ein grosses Sichtglas und einen stabilen Rahmen. Damit wirkt dieses Produkt schon wesentlich geeigneter für den Einsatz in der Produktion. Mit einer Audioverbindung und Video-Streaming bringt die Hololens zudem sinnvolle Zusatzfunktionen mit. Ausserdem ist eine Steuerung über Gesten möglich. Einschränkend ist zu nennen, dass die Brille trotz relativ hohem Gewicht über eine ziemlich geringe Akkulaufzeit verfügt.

Solche Probleme werden sich aber in naher Zukunft lösen lassen, und somit bietet AR spannende Möglichkeiten für moderne Maschinenbedienung. Produktionsmitarbeiter können direkt alle möglichen Zusatzinformationen etwa zur Auslastung oder anstehenden Wartung von Maschinen angezeigt bekommen. Grosses Potenzial bietet die Technologie auch bei der Wartung selbst. Mit einer AR-Brille hat ein Servicetechniker immer beide Hände frei für seine Arbeit. Dennoch hat er verschiedene Zusatzinformationen immer im Blick. Verfügt eine Maschine über eingebaute Diagnose-Tools, kann sie dem Techniker sogar direkt anzeigen, welche Teile defekt sind.

Über Sprach- und Videoverbindungen können Inhouse-Servicetechniker mit den Herstellern der Maschinen auf sehr einfachem Weg in Kontakt treten, wenn sie selbst nicht mehr weiterwissen. Der Mitarbeiter des Herstellers sieht so genau dasselbe wie der ausführende Techniker, was die Anleitung per Telefon extrem erleichtert. Dadurch könnten zukünftig mehr Wartungs- und Servicearbeiten von lokalem Personal durchgeführt werden, was Fahrkosten spart.

eaton.ch

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