Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Forschungsprojekt »Augmented5G«
Neue und innovative Produkte führen zu komplexeren Produktionsschritten in der Präzisionsmontage. Das Wissen und die Erfahrung bei Anlauf, Rüstvorgängen und im Betrieb der Maschinen müssen von den Mitarbeitern im Unternehmen durch Schulungen und Erfahrungen zeit- und kostenintensiv aufgebaut werden. Verlässt der Mitarbeiter das Unternehmen, geht dieses Wissen häufig wieder verloren.
Neben den steigenden Anforderungen werden neue Technologien für die Industrie verfügbar, wie der neue Mobilfunkstandard 5G oder Augmented Reality (AR), welche nach Expertenmeinung die digitale Unterstützung der Produktion zu einer der Schlüsseltechnologien von morgen machen wird.
Augmented Reality (AR) und 5G als digitale Unterstützung in der Produktion
Diese Entwicklung eröffnet die Möglichkeit, die Maschinenbedienung digital in der Produktion zu unterstützen. Intelligente, vernetzte und adaptive Produktionssysteme können den komplexer werdenden Produktionsschritten entgegentreten und Wissen schnell, standortortübergreifend und kontextbezogen zu Verfügung stellen. Das Fraunhofer IPT nutzte gemeinsam mit seinen Partnern aus der Industrie, Oculavis, Hella und AIXEMTEC, im Projekt »Augmented5G« AR, um dem Personal in der Produktion intuitive Anleitungen an die Hand zu geben. Das Personal wurde durch eine steilere Lernkurve effizienter eingearbeitet. Auch eine ortsunabhängige Kundenbetreuung an beliebigen Einsatzorten weltweit ohne aufwändige Dienstreisen wird möglich. Dabei half der mit 5G ausgestattete Standort in Aachen die Möglichkeiten einer schnellen, stabilen Datenübertragung zu erkunden.
Entwicklung eines nutzerfreundlichen Standards
Um AR-Anleitungen für die Produktion verfügbar zu machen, wurden bestehende AR-Funktionalitäten in Remote-Assistenz und -Support-Systemen erweitert, sodass mehreren Datenquellen wie MES oder Simulationssoftware integriert werden konnten. Zudem wurden Funktionen evaluiert, um Maschinen im Kontext der Tätigkeit des Nutzers zu steuern.
Inhalte für AR zu generieren sowie CAD-Modellen für die Technologie nutzbar zu machen, ist bisher ein komplexer Prozess. Hierfür wurde im Projekt ein vereinfachter, nutzerfreundlicher Standard entwickelt. Der Standort NRW trug somit zur Effizienzsteigerung der Produktion durch Remote-Assistenz bei.
Testen in realer Produktionsumgebung
Als Unternehmen aus dem Feld der kleinen und mittelständischen Unternehmen hat die AIXEMTEC GmbH den Einsatz von AR-Anleitungen an ihren automatisierten Montagezellen für optische Systeme erprobt. Anwendungen waren insbesondere das Umrüsten, die Abnahme und der Remote-Support für Maschinen und Prozesse mit Hilfe von interaktiven Elementen in der AR. Die Hella GmbH & Co. KGaA betrachtete stellvertretend für Großunternehmen am Beispiel der Scheinwerfermontage einen Klebe-Füge-Prozess. Die Montagezelle wurde mit Hilfe der AR-Technologie umgerüstet. Darüber hinaus wurden Arbeitsanleitung über einen Remote-Support an die weltweiten Produktionsstätten übermittelt. Weiterhin betrachtete der Projektpartner die Integration und Fusion von Daten aus MES und Simulationssystemen der bestehenden Firmen-IT.
Die Integration der Augmented Reality in den Produktionsablauf übernahm die oculavis GmbH mit dem Ziel, einen Standard für die Beschreibung und Umsetzung von AR-Anleitungen im Produktionskontext zu schaffen. Das Fraunhofer IPT arbeitete zum einen die Anleitungen mit aus und stellt zum anderen das am Standort installierte 5G Netz. Dadurch konnten die AR-Informationen in Kombination mit Streaming-Inhalten in hoher Qualität und Stabilität dargestellt werden. Darüber hinaus konnte die 5G-Technologie auf ihre Tauglichkeit geprüft werden, indem diese konkreten Demonstratoren aus der AR umgesetzt und mit anderen Kommunikationstechnologien wie WiFi verglichen wurde. Ebenfalls wurden durch die Kombination der Technologien neue Anwendungsfälle wie eine Stopp-Funktion, multimodale Feedbackschleifen und interaktive Inhalte bis zu Steuerung der Maschinen auf ihre Umsetzbarkeit überprüft.
NRW als Innovationsträger
Der Standort NRW trägt durch mehrere Innovationen zur Weiterentwicklung der Produktion und der Remote-Assistenz bei. Die bestehenden AR-Funktionalitäten in Remote-Assistenz und -Support-Systemen wurden erstmals erweitert, um die geeignete Fusion von mehreren Datenquellen (z.B. Integration von Bestandsystemen wie MES oder spezifischen Simulationen) und zugleich eine steuernde Integration von Maschinenfunktionen im Kontext der aktuellen Tätigkeit.
Die komplexen Prozesse zur Generierung von Inhalten für AR und der Nutzbarmachung von bestehenden Modellen wie komplexen CAD-Modellen für AR wurden standardisiert und geeignet vereinfacht. Insbesondere die Generierung von performant darstellbaren AR-Modellen bei Beibehaltung aller relevanten Informationen wird nutzerfreundlich ermöglicht.
5G stellt eine neue Technologie dar und wird mit Versprechungen beworben. Diese Versprechungen wurden bei der konkreten Umsetzung in Augmented5G validiert, überprüft und in Relation zu anderen Kommunikationstechnologien wie WiFi gesetzt. Dadurch wurde ebenfalls eine Kosten-Nutzen-Abschätzung der technisch erreichbaren Funktionen bei der Kommunikation ermöglicht.
Konsortium
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT (Leitung)
- AIXEMTEC GmbH
- oculavis GmbH
- HELLA GmbH & Co. KGaA
Fördergeber
- EFRE.NRW / Leitmarkt IKT.NRW
- Förderkennzeichen EFRE-0801882