Mit einem 3D-Leitstand lässt sich die Produktion aus der Ferne überwachen. Bei Bedarf können Nutzer - dank Virtual Reality - die Perspektive wechseln und zum Beispiel hinter eine Maschine blicken. - (Bild: Danieli Automation)
Die Virtuelle Realität (VR) schwappt von der Anlagenplanung immer mehr in produktionsnahe Bereiche wie Ergonomie-Untersuchungen, Schulungen oder Remote-Monitoring Ergonomie über. Das kann die Definition der Arbeitswelt für Produktioner in Zukunft verändern, aber auch erleichtern.
„Als Virtual Reality zählt die Wahrnehmung von ausschließlich computergenerierten Daten“, erklärt Prof. Werner Schreiber, der innerhalb der Volkswagen-Konzernforschung den Bereich ‚Virtuelle Techniken‘ leitet. Früher seien das CAD-Daten einzelner Bauteile gewesen, heute könne man ganze Umgebungen virtuell am Computer generieren. Im Gegensatz dazu steht ‚Augmented Reality‘ (AR) für eine erweiterte Realität. „Man nimmt in diesem Fall neben der Realität auch computergenerierte Daten wahr“, sagt Schreiber. AR zählt daher per Definition zu den sogenannten Zwischenformen, auch bekannt als ‚Mixed Reality‘ (MR).
Das Potenzial für diese virtuellen Technologie ist groß. Deutsche Unternehmen wollen bis zum Jahr 2020 knapp 850 Millionen Euro in innovative digitale Anwendungen aus dem Bereich Virtuelle Realität und Mixed Reality investieren. Das zeigt die Gemeinschaftsuntersuchung ‚Head Mounted Displays in deutschen Unternehmen – ein Virtual, Augmented und Mixed Reality Check‘ von Deloitte, dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT und dem Digitalverband Bitkom.
Den Löwenanteil der Investitionen in die Technik wollen die Unternehmen laut den Informationen der Studie für die Entwicklung geeigneter B2B-Anwendungen ausgeben. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung unternehmensspezifischer Anwendungen einschließlich erforderlicher Schnittstellen zur Unternehmens-IT. Doch auch im Hardware-Bereich werden die Umsätze auf etwa 88 Millionen Euro steigen, so das Ergebnis der Technik-Studie.
Kuka Systems nutzt virtuelle Inbetriebnahme
Doch es gibt auch Unternehmen, die heute schon auf VR in Produktionsumgebungen setzen. Günther Mikuta, Head of Advanced Engineering beim Anlagenbauer Kuka Systems, berichtet: „Grundsätzlich ist Virtual Reality ein großer Schritt in Richtung Industrie 4.0. Es gibt bereits heute Kunden, die diese Technologie in ihrer Fertigung einsetzen und ihre bestehende Produktion begutachten, um ihre Fertigungsanlagen zu optimieren.“
Im Zusammenhang mit Projekten zu neuen Anlagenkonzepten wird bei Kuka Systems immer wieder nach Informationen zu Virtual-Reality-Darstellungen gefragt. Über 150 Inbetriebnahmen mit VR hat der Anlagenbauer bereits durchgeführt. „Der Aufwand zahlt sich später auf jeden Fall aus“, sagt Mikuta. Denn Kuka hat dank der Definition eines eigenen Steuerungsstandards während der Planung auch die Informationen zu den Energieverbräuche im Blick, die vor der tatsächlichen Inbetriebnahme optimiert werden können.
Video: ke NEXT TV zum Thema Virtuelle Realität
Auch das Zentrum für Telematik hat VR- und AR-Darstellungen entwickelt, um Anwender in der Fernwartung, aber auch bei Produktionsprozessen zu unterstützen. „Konkrete Einsatzfelder waren dabei unter anderem die Fernwartung von Industrierobotern bei kraftsensitiven Bearbeitungsprozessen wie Schleifen und Polieren“, erläutert Florian Leutert, der den Bereich Augmented und Virtual Reality leitet.
VR/AR-Technologie wurde dabei eingesetzt, um Bewegungs-/Produktionsabläufe des Manipulator-Roboters komplett digital vorab in der virtuellen Welt darzustellen, sowie um Prozessdaten intuitiv mit Bezug zum Werkstück zu visualisieren. „Die entwickelten Systeme konnten die Nutzer nachweislich unterstützen, waren allerdings allesamt Forschungs-Prototypen“, berichtet Leutert. Die Entwicklung eines finalen, serienreifen Systems mit den dabei notwendigen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen stehe noch aus.
3D-Simulation in Echtzeit mit Machineering-Software
Einen virtuellen Spaziergang durch die Fabrik macht das Software- und IT-Unternehmen Machineering über Simulation in 3D in Echtzeit möglich (3D-Leitstand). „Als Grundlage nutzt die Virtual-Reality-Lösung die CAD-Daten der Maschine oder ein Hallenscanning“, erklärt Firmengründer Dr. Georg Wünsch. Anschließend entfeinert ein Ingenieur diese 3D-Daten, ordnet die Maschinen logisch zu und verbindet sie speziell mit den zugehörigen Daten aus der Steuerung. „Das nennt man Modellbildung“, so Wünsch.
Machineering liefert die nötige Basistechnologie, um solche Modelle zu erarbeiten. Damit der 3D-Leitstand in Echtzeit funktioniert, ist laut Wünsch eine hohe Aktualisierungsrate der Daten notwendig. „Will man auch Achsbewegungen oder Roboterbewegungen live verfolgen, sind zum Beispiel Aktualisierungsraten von 10 bis 20 Millisekunden gefordert.“ Danieli Automation ist gerade dabei, das 3D-Visualisierungssystem für einen großen Stahlproduzenten für die Fertigung umzusetzen.
Dr. Eva Eggeling von der Fraunhofer Austria Research GmbH ist schließlich überzeugt, dass eine Technologie-Kombination von Virtueller Realität und AR einen echten Mehrwert für die Produktion bringt: „Leichtere und zugleich stabile VR- beziehungsweise AR-Brillen, die nicht behindern und trotzdem leistungsfähiger sind, würden die Entwicklung beschleunigen“, so Eggelings Fazit.
