Augmented Reality

Digitalisierung in der Arbeitswelt ist für viele Unternehmen eine Selbstverständlichkeit geworden. In der Planung und im Engineering von Logistikanlagen ist die Digitalisierung bereits weit fortgeschritten. Die Anforderungen an Durchlauf- und Reaktionszeiten sowie der Einsatz von anspruchsvollen Technologien haben in den letzten Jahren stark zugenommen. So wurden Augmented Reality im Lager vor allem bei Inventuren und Kommissionieren eingesetzt. Beim effizienten Errichten und Betriebsunterhalt von Logistikanlagen ist der Einsatz noch weniger bekannt. Wird z.B. der Montagefortschritt verzögert, hat dies Auswirkungen auf die Projektdurchlaufzeit; ein Anlagenstillstand und Leerlaufzeiten führen zu Umsatzverlust und Mehrkosten. Die Intervention des Herstellers muss schnellstmöglich erfolgen. Vielfach ist das Know-How eines Spezialisten notwendig. In vielen Fällen ist dieser jedoch mehrere Reisestunden entfernt und es geht wertvolle Zeit verloren. Bei weltweit installierten Systemen ist dies ein beachtlicher Kostenfaktor und verursacht unter Umständen die Blockierung von wertvollen Ressourcen über mehrere Tage. Wird zusätzlich noch berücksichtigt, dass das Beheben des Problems den Spezialisten häufig nur kurze Zeit beansprucht, wird deutlich, wie gross der Einfluss der Reisezeit auf die Ausfallzeit oder Durchlaufzeit ist.

Es stellt sich daher die Frage: Wie können Monteure, Servicetechniker, IBN-Teams und Kunden schnell und kompetent mit dem Know-How der Spezialisten vor Ort unterstützt werden? Wie können unnötige Serviceeinsätze und Leerfahrten vermieden werden? Der Einsatz von Augmented Reality (AR) scheint hier vielversprechend zu sein. Dies veranlasste die Gilgen Logistics ein Pilotprojekt zu starten.

Mit dem Institut für Wirtschaftsinformatik an der Fachhochschule Nordwestschweiz und dem Computer Perception & Virtual Reality Lab des Instituts für Human Centred Engineering der Berner Fachhochschule, fand Gilgen Logistics wertvolle Partner für die Entwicklung. Zudem wurde das Projekt durch die Innosuisse, der Schweizer Agentur für Innovationsförderung, unterstützt.

Da die Basisfunktionen einer Mixed-Reality Brille bereits heute eingesetzt werden, fokussierten sich das Team auf das Markieren und Animieren von Bauteilen des Elements. Damit markiert der Supporter die Bauteile des virtuellen 3D Modells, die in Farbe deutlich hervorgehoben werden. Mit Animationen kann nun dem Operator die Montagereihenfolge, Position oder Einstellung visuell eingeblendet werden.

Der Operator ist vor Ort und hat ein Problem auf der Anlage, welches er ohne Unterstützung eines Spezialisten nicht lösen kann. Der Operator setzt seine AR-Brille auf. Über das Mikrofon und Voice-Over-IP ist der Operator nun mit einem Supporter verbunden. Der Supporter sieht das Live-Kamerabild der AR-Brille auf seinem Monitor. Über einen Marker erkennt die Brille, um welchen Elementtyp es sich handelt und lädt die entsprechenden 3D-Daten vom Datenserver der Gilgen Logistics herunter. Anschliessend wird das Element augmentiert, d.h. das virtuelle 3D-Modell wird über dem realen Element eingeblendet. Der Supporter hat das gleiche 3D-Modell auf seinem PC und kann nun dem Operator einzelne defekte Bauteile markieren, ein- und ausblenden, und ihn bei der Reparatur, Montage oder Störungsbehebung anleiten. Der Operator hat jederzeit beide Hände zum Arbeiten frei.

Für dieses Pilotprojekt mussten mehrere relativ neue und komplexe IT-Technologien verknüpft werden:
Für den Datenaustausch benötigt es mehrere Netzwerk-Server. Einerseits wird damit der kontinuierliche Datenfluss für die 3D-Synchronisierung sichergestellt. Da dieser Austausch mit einer sehr geringen Latenz funktionieren muss, wird eine Software verwendet, welche auch für Multiplayer Online Games eingesetzt wird. Andererseits müssen die beiden Clients (Hololens und Browers-App) verknüpft werden. Für die Echtzeitkommunikation bedient man sich der Technologie, wie wir sie aus den Video-Conference Tools kennen. Damit können Webbrowser und die Hololens, direkt Video und Audio Streams austauschen. Die Hololens ist dabei über WLAN mit dem Internet verbunden.

Gilgen verwendet für die Anwendung die Hololens-Brille von Microsoft. Diese AR-Brille blendet dem Träger 3D-Objekte in den Raum ein, die real gar nicht da sind. Dies geschieht dabei stereoskopisch (für beide Augen getrennt) und in Echtzeit. Der wichtigste Aspekt dabei ist, dass die Brille sehr schnell und präzise die Position und Orientierung und damit auch die Blickrichtung des Trägers bestimmen kann. Die Hololens nimmt dabei den Raum mit einer 3D-Tiefenkamera mit Infrarotsensoren wahr. Für die Generierung der 3D-Grafiken wird die Game Engine Unity verwendet. Die Identifikation der Gilgen-Maschine und die genaue Position mit der Hololens wird über einen QR-Code sichergestellt. Die 3D-Objekte die in der Hololens einblendet sind, werden auch im Browser des Supporters angezeigt. Dieser kann jedoch das 3D-Modell frei rotieren. Die wichtigste Innovation in diesem Projekt war nun, dass der Supporter in seiner 3D-Darstellung der Maschine ein problematisches Teil auswählen und hervorheben kann. Diese Auswahl wird nun an die Hololens übertragen. Der Supporter kann dem Operator so präzise Instruktionen geben, wie wenn er neben ihm stehen würde.

„Das realisierte Projekt hat uns gezeigt, dass die Augmented Reality in der Intralogistik ein grosses Effizienzpotential hat“, meint Entwicklungsleiter Daniel Fricker abschliessend. „Durch den Einsatz von Augmented Reality wird die Sicherheit und das Vertrauen des Kunden im Umgang mit der Anlage erhöht. Mit diesem Pilotprojekt konnten wir die Basis für weiterführende Projekte legen. Zum Beispiel bietet es Möglichkeiten bereits ab der Verkaufsverhandlung mit 1:1 Visualisierungen. AR ist für uns mehr als nur eine Spielerei, sondern wird Teil des Gesamtkonzeptes.

Unser Leiter Engenieering – Daniel Fricker – testet die brandneue Hololens 2 von Microsoft. Schon bald wird diese bei den Servicetechnikern im Live-Einsatz stehen.