Forscher in Produktionshalle, Bild: Centrum Industrial IT

Vertreter der beteiligten Forschungsinstitute und Unternehmen trafen sich in der SmartFactoryOWL, um die nächsten gemeinsamen Schritte festzulegen. V.l.: Professor Dr. Carsten Röcker (Institut für industrielle Informationstechnik), Boris Friedrich (Bosch Rexroth), Dr. Lukas Galla (Bosch Rexroth), Sebastian Büttner (Institut für industrielle Informationstechnik), Sergej Bergen (Bosch Rexroth), Christoph Schiferle (Bosch Rexroth) und Peter Ludwig (Bosch Rexroth). Bild: Centrum Industrial IT

Assistenzsysteme zur Unterstützung der Fertigung, Montage und Qualitätssicherung sind derzeit in KMU wenig verbreitet. Um zukünftig Mitarbeiter in der Produktion durch moderne Technologien zu unterstützen, „bedarf es insbesondere neuer mobiler Lösungen, die überall in den Unternehmen eingesetzt werden können und nicht an stationäre Arbeitsplätze gebunden sind“, erläutert Professor Carsten Röcker, Projektleiter und Vorstand am inIT, den Forschungsansatz. Hier setzt das Forschungsvorhaben „MARI“ an: Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie und Forschung entwickeln und evaluieren die Lemgoer Wissenschaftler dabei den Prototypen eines modularen und intelligenten Augmented Reality (AR)-basierten Assistenzsystems für mobile Anwendungsszenarien in kleinen und mittelständischen Unternehmen.

Mensch interagiert mit mobilen Assistenten

Augmented Reality, die „erweiterte Realität“, biete laut Röcker Beschäftigten eine Möglichkeit, „um bei der technologischen Entwicklung und den wachsenden Anforderungen in der digitalen Fabrik Schritt halten zu können“. Die reale Welt wird dabei mit digitalen Objekten überlagert – etwa mit Hilfe von Projektionen oder AR-Brillen. Nachdem sich die Lemgoer Forscher bereits intensiv mit Assistenzsystemen an stationären Handarbeitsplätzen beschäftigt haben, wollen sie nun neue mobile Interaktionstechnologien realisieren.

Zum Ziel des Forschungsvorhabens sagt Röcker: „Das zu entwickelnde System wird mobil sein und ist dadurch für viele Anwendungsszenarien geeignet. Indem es neue Tätigkeiten bereits während der einmaligen Durchführung erlernt und ein breites Spektrum industrieller Tätigkeiten abdeckt, können die Beschäftigten auch mittels Künstlicher Intelligenz unterstützt werden.“

Der modulare Aufbau ermöglicht eine einfache und schnelle Anpassung des Systems an verschiedene Tätigkeiten in der Fertigung, Montage oder Qualitätssicherung. Das System kann durch die integrierte Sensorik Arbeitstätigkeiten multimodal erkennen, analysieren und hieraus Modelle für die zukünftige Assistenz von manuellen Tätigkeiten bilden.

Interaktionen lassen sich kombinieren

Durch den modularen Aufbau lassen sich so auch verschiedene Komponenten zur Interaktion je nach Anwendung kombinieren. „Über eine generische Schnittstelle können verschiedene Interaktionsgeräte angeschlossen werden, wie Wearables, AR-Datenbrillen oder Eyetracker, die untereinander kombiniert werden können“, erläutert Röcker das Vorgehen. Beschäftigte könnten so die für den aktuellen Anwendungsfall passenden Interaktionsgeräte nutzen: Beispielsweise kann von einem Tablet mit Projektion auf eine AR-Brille gewechselt werden, wenn etwa freie Hände zur Reparatur einer Anlage benötigt werden.

  • Im Bild: ke-NEXT-Redakteur Florian Blum testet die AR-Brille Microsoft Hololens. Bild: Machineering

    Im ke-NEXT-Check - AR- und VR-Brillen: „Meiner Meinung nach benötigt man für Virtual Reality, und hier gerade in der Konstruktion, eine gewisse Größe. Als Entwickler möchte ich meine Maschine nicht in einem kleinen Aquarium betrachten, sondern das Ding eins zu eins vor mir haben, und das ganze bitte nahe. Vielleicht war das im Übrigen auch ein Grund, warum 3D-Fernseher gescheitert sind – weil ich diesen kleinen Fernseher irgendwo im Raum stehen habe“, erklärt Christoph Runde vom VDC Fellbach. Bei VR-Brillen kommt für die von ke NEXT befragten Experten ein weiterer Kritikpunkt hinzu. So behindere ein Head Mounted Display als immersives Device immer wieder die Teamarbeit: „Keiner entwickelt Produkte alleine, ich bin immer dabei, Dinge zu erläutern und Virtual Reality ist eine hervorragende Kommunikationsplattform, wo ich die Aufgabenstellung, Problemstellung und Lösungsansätze mit Leuten aus anderen Fachbereichen vermitteln kann. Und das ist etwas, wofür HMDs meiner Meinung nach total ungeeignet sind“, meint etwa Christoph Runde... - Bild: Machineering

  • Im Bild: Blick durch die Hololens - Das AR-Modell wird in den realen Raum hineinprojiziert– mit Redakteur natürlich nur für die Kamera. Bild: Machineering

    ...Hinzu kommt: Insbesondere bei AR-Brillen ist für unsere Experten das Thema Datenschutz noch immer nicht gelöst. Vor allem die Debatte um Google Glass bediente die Angst um das eigene Persönlichkeitsrecht bei einer mit Kamera und automatischer Gesichtserkennung ausgestatteten Datenbrille. Weitere technische Faktoren beginnen für Dr. Bettina Horster vom Verband der Internetwirtschaft Eco mit der „Ausbalancierung und dem Gewicht, also der Nutzerfreundlichkeit der Brillen.“ Hierzu zählt für Christoph Runde insbesondere auch die Langlebigkeit der Batterien. Wird an all diesen Dingen weiter gearbeitet, sehen unsere Experten jedoch ganz besonders die AR-Brille mit guten Chancen für den industriellen Härtefall. - Bild: Machineering

  • Im Bild: Produktentwicklung mit der Cave bei Miele. Bild: Miele & Cie. KG

    Im ke-NEXT-Check - Cave: „Die Cave ist ein begehbarer Raum mit bis zu sechs Projektionsflächen und in diesem Raum sehe ich als Betrachter beispielsweise meine virtuelle Werkzeugmaschine in der Maschinenhalle stehen, die ich auch begehen kann. Dazu habe ich eine einfache Filterbrille auf“, erklärt Prof. Dr. Stelzer von der TU Dresden. Caves sind jedoch "wahnsinnig teuer, mit bis zu sechsstelligen Preisen und benötigen viel Platz. Eine Cave eignet sich besonders gut für einzelne User. Hierzu muss man wissen, dass darin nur eine Person über die Brille exakt getrackt wird. Wenn die sich bewegt, wird für diese eine Person das Bild korrekt berechnet. Die fünf anderen, die mit in der Cave stehen, sehen dieselbe Perspektive. Macht der eine nun Kniebeugen, wird den fünf anderen schlecht“, ergänzt Kaufmann. Dennoch, so alle Experten, sei die Cave natürlich das Non-plus-Ultra in realistischer virtueller Simulation. - Bild: Miele & Cie. KG

  • Im Bild: Dr. Christoph Runde vom Virtual Dimension Center Fellbach demonstriert ke NEXT eine Powerwall. Bild: ke NEXT

    Im ke-NEXT-Check - Powerwall: Die Powerwall ist eine stereoskopische Großprojektion mit Filterbrille und oft auch Head-Tracking. „Sie ist wesentlich massenmarkttauglicher als beispielsweise eine Cave – nicht nur wegen ihres günstigeren Preises“, erklärt Stelzer. „Vorteile haben Powerwall-Systeme auch gegenüber HMDs“, meint Runde und erklärt: „Denn gegenüber HMDs sind sie kooperativ ausgelegt. Als Betrachter kann ich mit mehreren Personen intensiv am Modell arbeiten und sehe, wie sie auf meine Vorschläge reagieren.“ Bild: ke NEXT

  • Im Bild: Visual Online Support von Trumpf - AR-Hilfestellung für den Service. Bild: Trumpf

    Im ke-NEXT-Check - Tablet & Smartphone: Und Tablet und Smartphone? Sie sind wohl diejenigen Devices, die User noch am ehesten aus dem privaten Bereich kennen. Sie bieten sich vor allem bei Augmented-Reality-Anwendungen an: Für die Wartung, für die Inbetriebnahme, aber auch für den Verkauf von Maschinen und Komponenten. Dirk Schart von Reflekt plaudert aus dem Nähkästchen: „Ein Pumpenhersteller bat uns zum Beispiel, ihm dabei zu helfen, das Smarte an seinen Pumpen, das in der Pumpe steckt, einem Kunden zeigen zu können. Also realisierten wir die Visualisierung mit Röntgenblick in das Innere der Pumpe via Tablet-PC.“ Bild: Trumpf

Röcker resümiert: „Unsere Vision ist Wissenstransfer und eine Erleichterung von Arbeitsschritten, beispielsweise bei der Fehleranalyse und Wartung von Anlagen.“ Den Menschen dabei stets im Mittelpunkt: Unterstützung und Fehlerreduktion bei der Montage sowie kurze Anlernzeiten seien nur einige Vorteile von computergestützten Assistenzsystemen, um den Menschen in der digitalen Fabrik der Zukunft zu unterstützen. Für die Lemgoer Wissenschaftler sind intelligente Assistenzsysteme der Schlüssel, um die steigende Komplexität der Anlagen für Menschen handhabbar zu machen. Seit Jahren forschen sie intensiv zum Themenfeld Mensch-Maschine-Interaktion für die Industrie 4.0. hei

Über MARI

Der Projektname MARI steht für "Augmented-Reality-Assistenzsysteme für mobile Anwendungsszenarien in der Industrie“. Als Kooperationspartner sind neben dem Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) der Hochschule OWL die Unternehmen Bosch Rexroth AG und Wassermann Technologie GmbH am Forschungsvorhaben beteiligt. Das Fraunhofer-Anwendungszentrum IOSB-INA unterstützt das Projekt wissenschaftlich. Gefördert wird das Forschungsvorhaben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 450.000 Euro über eine Projektlaufzeit von vier Jahren. Das inIT forscht seit 2009 unter dem Dach des Forschungs- und Entwicklungszentrums Centrum Industrial IT (CIIT) gemeinsam mit Partner aus Industrie und Wissenschaft an Lösungen für die Fabrik der Zukunft.