Qualitätssicherung Wie Augmented Reality die Fertigungsindustrie revolutioniert

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Augmented Reality (AR) erweitert die reale Umgebung mit virtuellen Informationen und eignet sich somit für viele Anwendungsbereiche. Ein Showcase im Rahmen der Hannover Messe veranschaulichte, wie AR die Prozesse im Shop-Floor verbessert und Mitarbeitern als Unterstützung dient.

Immer mehr Unternehmen entdecken die Einsatzmöglichkeiten und die Vorteile von Augmented Reality (AR) im industriellen Bereich. Übersetzt bedeutet der Begriff „erweiterte Realität“ – und genau diese lässt sich für viele Aufgabenbereiche nutzen. Mit AR können reale Szenen durch virtuelle Informationen ergänzt werden, während sich Anwender frei im Raum – beispielsweise in einer Werkshalle – bewegen. Die wirkliche Umgebung wird vollständig und uneingeschränkt wahrgenommen. Um zusätzliche virtuelle Informationen abzurufen, genügt die Ausstattung mit einem Tablet-PC oder einem Smartphone. Das Kamera-Bild des Geräts wird – wie ein erweitertes Sichtfenster – durch die gewünschten Details ergänzt. Ein besonderer Vorteil ist, dass das tragbare Gerät überall hin mitgenommen werden kann – wo auch immer der Einsatzort ist. AR eignet sich demnach besonders für Anwendungsfelder, bei welchen Bewegungsfreiheit nötig ist, wie beispielsweise in der Montage, Qualitätssicherung oder Instandhaltung.

Virtual Reality blendet die Umwelt aus

Im Gegensatz hierzu wird bei Virtual Reality (VR) die Umwelt ausgeblendet und meist eine alternative, neue Umgebung für den Nutzer dargestellt. Für dieses Erlebnis ist das Tragen einer augenumschließenden Brille nötig. Das schränkt jedoch die Mobilität erheblich ein und die freie Bewegung ist aus Sicherheitsgründen nicht möglich. Sinnvoll ist VR vor allem für Anwendungen wie Berichterstattungen und in speziellen Räumen.

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Die dritte Variante wird Mixed Reality (MR) genannt und ist eine Kombination aus AR und VR. Hierbei wird die natürliche Wahrnehmung mit einer künstlich erzeugten Realität vermischt. Der Nutzer ist darauf angewiesen, wie beim Einsatz von VR, eine Brille zu tragen. Die Brillengläser sind teilweise transparent, sodass Anwender jederzeit die reale Umgebung im Blick haben. Das macht den Einsatz von MR wesentlich flexibler in der Anwendung als den von vollständiger Virtual Reality. Entsprechende Brillen sind derzeit jedoch sehr kostspielig in der Anschaffung und empfindlich in der Nutzung.

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Breite Anwendungsfelder für Augmented Reality

Augmented Reality ist für fertigende Unternehmen durch die flexiblen Einsatzmöglichkeiten daher meist das Mittel der Wahl. Besonders geeignet ist diese Technologie für die Montage und Qualitätssicherung beziehungsweise die Instandhaltung. Die Aufgaben und Arbeitsschritte in diesen Bereichen sind oftmals sehr komplex – ebenso die Arbeitsanleitungen für die ausführenden Fachleute. Leider helfen die Inhalte der Theorie nicht immer in der Praxis. Mithilfe von AR können Mitarbeiter direkt in der Arbeitsumgebung angeleitet werden. Einzelne Arbeitsschritte lassen sich auf ein Bauteil oder eine Maschine projizieren, sodass direkt nachvollzogen werden kann, was zu tun ist. Dies ist von der ersten Maßnahme bis zur Fertigstellung des Auftrags möglich – unabhängig von Unternehmensgröße und Branche.

Maschinenwartung und -instandhaltung

Gerade im Maschinen- und Anlagenbau kann Augmented Reality viele Arbeitsprozesse erleichtern. Maschinen sind oftmals Spezialanfertigungen und weisen eine hohe Varianz auf – gerade im deutschen Mittelstand sind Aufträge sehr kundenspezifisch. Zudem stehen Facharbeiter meist unter hohem Zeitdruck. Fehler müssen somit schnell ausfindig gemacht und behoben werden. Um zum Beispiel an einen defekten Motor heranzukommen, müssen oft einige Bauteile demontiert und nach der Reparatur wieder angebracht werden. Mithilfe von AR lässt sich anzeigen, welches Bauteil zuerst entfernt werden muss – Schritt für Schritt, bis der Arbeitsauftrag erledigt ist. Besonders profitieren können davon KMU, die bislang nicht über das entsprechende Detail-Know-how oder die internen Fachleute verfügten, um komplexe Wartungen selbst durchzuführen. AR-Unterstützung verringert die Komplexität – und damit die Abhängigkeit von externer Unterstützung.

Im Vorfeld den Aufbau der Maschine analysieren

Für Instandhalter ist der Einsatz von AR ebenfalls von Vorteil. Diese können sich gezielt auf Kundentermine vorbereiten, da sie dank der digitalen Verfügbarkeit der Daten den Aufbau der Maschine bereits im Vorfeld genau analysieren können. So wissen sie vorab, welche Bauteile und Werkzeuge benötigt werden. Doppelte Wege und Termine entfallen.

Qualitätssicherung

Auch in der Qualitätssicherung hat AR großes Potenzial, beispielsweise beim Abgleich von Ist- und Soll-Zuständen. Dabei lässt sich etwa feststellen, ob der Bauzustand der Planung entspricht, ob alle Teile richtig montiert wurden oder ob Nachbesserungen nötig sind. Das System erfasst mit einem schnellen Scan, ob alles korrekt ist und beispielsweise alle Bauteile die richtige Abmessung aufweisen. Die Konstruktionsdaten werden – wie eine Art Schablone – über das reale Objekt gelegt und etwaige Abweichungen erkannt. Zeitaufwendige manuelle Kontrollen können damit auf ein Minimum reduziert werden. Auch extern gelieferte Teile lassen sich mit dieser Methode schnell prüfen.

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Interne Qualitätsaudits während der Produktion können ebenfalls mit Unterstützung von Augmented Reality durchgeführt und verbessert werden. Registriert das System einen Fehler, lässt sich dieser in jedem Schritt der Wertschöpfung anzeigen. Somit wird potenziell jede Fachkraft in der Fertigung zum Qualitätsprüfer und Mängel können weit vor der letzten Qualitätskontrolle beseitigt werden. Treten Fehler häufiger auf, ist eine direkte Übermittlung an die Produktentwicklung möglich, um Defizite am ursprünglichen Produkt ausfindig zu machen.

Digitalisierung zum Anfassen

Technologien wie Augmented Reality ermöglichen Mitarbeitern eine enorme Arbeitserleichterung. Umständliches Nachschlagen in oft veralteten Dokumenten entfällt und komplexe Arbeitsaufträge können dank der digitalen Unterstützung schnell und einfach erledigt werden. Somit wird der oftmals abstrakte Begriff der Digitalisierung für die Anwender tatsächlich erlebbar. Das fördert nicht nur die Kompetenz, sondern auch die Zufriedenheit und die Akzeptanz gegenüber neuen Technologien.

Im Einklang mit künstlicher Intelligenz

Technische Innovationen wie künstliche Intelligenz (KI) unterstützen die Eigenschaften von AR zusätzlich – beispielsweise durch intelligente Kamerasysteme. Computer Vision ist ein Feld innerhalb der KI, das es Computern und Systemen ermöglicht, aussagekräftige Informationen aus digitalen Bildern oder anderen visuellen Daten zu gewinnen. Auf dieser Grundlage funktioniert das Zusammenspiel von Computer Vision und AR. Eine Industriekamera fungiert als Schnittstelle zwischen realer und digitaler Welt, indem sie die Umgebung erfasst und die KI dahinter die Bilddaten auswertet. Die Überlagerung der virtuellen Information funktioniert dadurch z. B. ohne Marker, da Informationen – wie beispielsweise Kanten – erkannt werden.

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