Wofür braucht die Industrie eigentlich das Metaverse?

Als Mark Zuckerberg im Jahr 2021 mit großem Tamtam seine Version des Metaverse vorstellte, erntete er viel Skepsis und Unverständnis. Kritiker fühlten sich an das wenig erfolgreiche Metaverse Second Life erinnert, das 2003 online ging und versandete. Den neuen Metaverse-Projekte werde es ähnlich ergehen, dachten viele. Aber da lagen sie falsch. Gerade in der Industrie gibt eine Menge Leute, die dieses Thema äußerst spannend finden und bereit sind, große Summen zu investieren. Warum sich so viele Unternehmen für das Metaverse begeistern und wie sie damit Geld verdienen werden, wurde bei einem aktuellen VDE-Webinar deutlich.

Wenn die Industrie heute vom Metaverse oder einem Metaversum spricht, meint sie nicht die VR-Umgebung des Meta-Konzerns. Der Begriff ist auch kein Markenname, sondern stammt aus den Werken des Cyberpunk-Romanautors Neal Stephenson.

Im B2B-Umfeld ist ein Metaverse einfach irgendeine 3D-Echtzeit-Anwendung, in der Menschen oder Maschinen miteinander interagieren oder mit der sie umgebenden Welt. Metaverse-Anwendungen lassen sich grob in drei Bereiche sortieren: Consumer-Metaverse, Commercial Metaverse/Office-Metaverse und Industrial Metaverse.

• Ein Consumer-Metaverse ist eine virtuelle Umgebung für Shopping und Freizeitgestaltung.
• Ein Commercial Metaverse dient der Erledigung von Büroaufgaben.
• Ein Industrial Metaverse bildet büroferne Bereiche der produzierenden Industrie ab, zum Beispiel die Produktion, Wartung, Servicesituationen und so weiter.

Es gibt auch Plattformen, die sich über mehrere dieser Bereiche erstrecken. Einige Unternehmen sprechen beim Metaverse auch einfach vom „3D-Internet“, wo irgendwann eine virtuelle Umgebung nahtlos in die nächste übergehen soll. Nvidia arbeitet beispielsweise gerade an einer 3D-Simulation des gesamten Planeten.

Ganz konkret kann man sich das industrielle Metaverse als virtuelle Umgebung vorstellen, wie ein Computerspiel. Darin befinden sich Maschinen oder Anlagen. Je nachdem, welchen Zweck die Umgebung erfüllt, wird die Technik mehr oder weniger detailgetreu dargestellt. Personen bewegen sich darin gegebenenfalls mit einem Avatar. Teilweise werden Zusatzinfos angezeigt, zum Beispiel Notizen, Markierungen, Live-Daten der Sensoren, Bildschirme mit zentral verwalteten Produktinfos oder Handyvideo-Streams der Personen vor Ort.

Einige Firmen verfolgen größere Visionen, in denen ein Metaverse nicht nur reale Maschinen und Anlagen, sondern ganze Fabriken oder sogar Städte, Netze und Transportsysteme widerspiegelt und simuliert – über digitale Zwillinge, die mit ihren realen Pendants gekoppelt sind.

Andere Firmen verstehen unter dem Begriff eine Simulations- und Entwicklungsumgebung, verstärkt durch Cloud, KI, Kollaborationstools und ähnliches. Hier gibt es dann keine realen Pendants oder diese sind zumindest nicht an ihr digitales Abbild gekoppelt.

Auf der VDE-Veranstaltung überwog die Definition, bei der ein Metaverse für industrielle Zwecke stark in der Realität verankert ist: keine reine Simulation, sondern eher die nächste Evolutionsstufe der Augmented Reality. Hier kommen das Industrial Internet of Things (IIoT), digitale Zwillinge, 3D-Scanns, Simulationen, künstliche Intelligenz (KI), Online-Kollaborationstools sowie PLM- und ERP-Daten in einer virtuellen oder teilvirtuellen Umgebung zusammen. Das ist kein Spaß oder Selbstzweck, sondern ein rentables Geschäft, wie die folgenden Beispiele zeigen.

Eine Metaverse-Plattform enthält diverse Werkzeuge. Im ersten Schritt werden die gewünschten Inhalte beziehungsweise die digitalen Zwillinge erstellt. Oder die Daten werden importiert. Die digitalen Zwillinge kann ein Unternehmen dann im Betrieb für diverse Aufgaben nutzen. Die Tools einer Plattform sind miteinander vernetzt, daher werden die Daten zentral synchronisiert, was die Arbeit im Team und die abteilungsübergreifende oder firmenübergreifende Nutzung der Daten vereinfacht.

Digitale Zwillinge sind zentral für ein Metaverse im Sinne der Industrie. Wer eine Fertigungslinie oder Maschine digital darstellen will, kann bei den Lieferanten anfragen, ob sie 3D-Modelle liefern. Eine Alternative ist der 3D-Scan. Um Live-Prozesse abzubilden, müssen Informationen aus der Planung und Daten aus der realen Fabrik ins Metaverse fließen.

Manche Plattformbetreiber bieten Unterstützung an beim Erstellen der digital Twins. Wie das aussehen kann, erklärt Ulrich Buckenlei, Geschäftsführer der Firma Visoric, welche die XR-Stager-Cloud-Solution-Plattform betreibt: Ein Unternehmen lädt mit einem Upload-Tool diverse Daten hoch, zum Beispiel Skizzen, Fotos und 3D-Daten. Visoric erstellt daraus mit etwas Hilfe einer KI die digitalen Zwillinge.

„Den wirtschaftlichsten Erstellungsprozess, haben wir festgestellt in der Vergangenheit, bekommt man, wenn man den Kunden direkt in den Aufbereitungsprozess mit einbezieht.“ Dabei kommentieren Nutzerinnen und Nutzer über ein Review-Tool jeweils den aktuellen Stand und nehmen die fertigen digitalen Zwillinge ab, welche anschließend in einem Asset-Manager zur Verfügung stehen. Die Nutzer arbeiten dann in einer Augmented Reality oder virtual Reality mit den digitalen Zwillingen.

Es gibt viele Ideen, wie Unternehmen ein Metaverse rentabel einsetzen könnten. Teilweise sind diese Lösungen auch schon im Einsatz:

• Digitalisierung, Monitoring, Optimierung und Management von Prozessen,
• Training von Robotern,
• virtuelles Engineering, Simulationen in der Konstruktions- und Planungsphase,
• virtuelle Anlagenplanung in einer digitalen Version der echten Fabrik,
• Konfigurierung und Montage mit AR (Augmented Reality),
• Qualitätssicherung,
• virtuelle Inbetriebnahme,
• einfacherer Verkauf von Maschinen und Anlagen mit AR im Außendienst,
• Wartung und After-Sales-Service mit Remote-Support und AR, um Stillstandszeiten zu reduzieren,
• einfachere Kommissionierung und Logistik mit AR,
• effektivere Schulungen, Training und Onboarding mit VR und Mixed Reality,
• einfachere und effektivere Zusammenarbeit im Team,
• Unternehmen agiler und resilienter machen.

Zum Beispiel haben Autohäuser und Werkstätten manchmal mit komplexen, technischen Problemen zu kämpfen. Hier könnte ein Metaverse helfen: Der Werker oder die Werkerin ist (damit die Hände frei bleiben) über sprachgesteuerte Smartglasses mit einem Experten des Herstellers in Kontakt. Dieser Experte sieht nicht nur, wo die Person sich gerade aufhält, sondern hat auch die Daten aus diesem speziellen Fahrzeug griffbereit und kann virtuelle Markierungen setzen, um das Gesagte zu verdeutlichen. Je nach Plattform lässt sich ein live mit dem Handy gefilmtes Video mit einbinden – an der Stelle, an der es gedreht wurde.

Ein sehr einleuchtendes Beispiel ist auch die kurzfristige Wartung kritischer Infrastruktur: Online eine Person mit speziellem Expertenwissen (oder eine entsprechende KI) zuzuschalten, ist schnell geschehen. Jemanden zum Ort des Geschehens zu entsenden, dauert deutlich länger.

Ein Metaverse kann auch genutzt werden, um die Sicherheit in Fabriken zu verbessern, beispielsweise indem eine KI überprüft, ob eine Person die Schutzausrüstung komplett angelegt hat. Allgemeiner gesehen, ließen sich Prozesse besser überwachen, um kostspielige und gefährliche Fehler zu vermeiden.

Teilweise werden diese Anwendungsfälle gerade umgesetzt. Einige von ihnen sind bereits etabliert. „Logistics ist einer der ersten Bereiche, wo Industrial Metaverse schon zum absoluten Standard gehört“, erklärt Lukas Bertram, Product-Manager KI und Mixed Reality beim Unternehmen Teamviewer. Genutzt wird hier die „Assisted Reality“ für den Picking-Prozess: Statt mit einem Klemmbrett oder Tablet in der Hand im Lager umherzulaufen, sehen die Personen im Smartglass, welche Produkte aus dem Regal zu nehmen sind. Das spart Zeit und die Leute haben die Hände frei. Die Effizienzsteigerung beziffert Bertram auf 25 bis 40 Prozent.

Auch beim Training liefere Mixed Reality deutlich bessere Ergebnisse, so Bertram. Softwareprodukte für den Fernzugriff auf Produktionsanlagen, Augmented-Reality-Lösungen für die Montage, die Qualitätssicherung, Mitarbeiterschulung, Außendienst-Unterstützung sind ebenfalls schon auf dem Markt, fasst Bertram zusammen. Was jetzt immer mehr kommen wird, ist, die Daten aus der Produktion auch noch in das Metaverse zu bringen.

Eine Metaverse-Anwendung von PTC beschleunigt die Lösung von Problemen in der Produktion: Scheitert ein Mitarbeiter beispielsweise daran, eine Fehlfunktion bei einer Maschine zu beheben, kontaktiert er einen Service-Mitarbeiter und erstellt mit einem schnellen Handyscann eine 3D-Umgebung. Der Beschäftigte im Service kann an der virtuellen Maschine beispielsweise Markierungen hinzufügen, welche auf dem Handy des Fabrikarbeiters als Augmented Reality sichtbar sind, um ihm zu erklären, wo der Fehler liegen könnte oder welche Komponente abgebaut werden muss.

Die gelaufenen Wege des Fabrikarbeiters werden aufgezeichnet, sodass der Service-Mitarbeiter weiß, welche Teile bereits inspiziert wurden. Bei dieser Metaverse-Variante können Dokumente aus verschiedenen Systemen und Notizen geteilt werden. Die Personen können sich spontan treffen oder auch zeitlich versetzt. Das PTC-Metaverse ist aktuell im Pilotstadium, wo das Unternehmen die Technologie mit einigen Kunden ausprobiert. „Einfache Integrierbarkeit steht hier voll im Fokus, wie bei so vielen anderen IT-Problemstellungen auch“, betont Dr. Florian Harzenetter, Global Advisor Industrials bei PTC .

Die Kommunikations- und Produktions-Plattform von Visoric enthält unter anderem ein Showroom-Werkzeug, mit dem sich aus diesen digitalen Zwillingen zum Beispiel schnell eine 3D-Präsentation erstellen lässt: Ein Anwender wählt dazu im Showroom-Modul eine Welt aus. Das kann ein normales Zimmer sein; es könnte aber auch eine Insel sein oder irgendein anderes Metaverse. In die gewählte Welt werden digitale Zwillinge aus dem Assetmanger platziert. „Wir haben im virtuellen Showroom die Möglichkeit, Messebildschirme aufzustellen, in denen Apps laufen, und in diesen Apps können wiederum Produkte aus dem Assetmanager enthalten sein“, erklärt Ulrich Buckenlei. Wird ein digitaler Zwilling im Assetmanger geändert, so aktualisieren sich alle Exemplare, die in Präsentationen oder Webshops platziert wurden.

Die Firma Igus arbeitet an einem eigenen Metaverse, genannt Iguversum. Senior Marketing Activist Marco Thull ist überzeugt, dass seine Firma durch das Metaverse handfeste Vorteile haben wird und zeigt dies an einem aktuellen Projekt: Dabei sollte ein großes Produkt in einer Ölbohrplattform eingebaut werden. Leider hatten weder Auftraggeber noch Igus auf dem Schirm, dass im Innern des Turms diverse Stahlträger laufen, die im Weg sein könnten. „Wenn wir das einmal im VR simuliert hätten, hätten wir uns ganz viel Reisezeit, Nerven, und Kosten gespart“, bilanziert Thull. „Da steckt definitiv ein Nutzen drin. Und deshalb treiben wir das weiter voran.“

Das Unternehmen will sein Metaversum auch für das Training neuer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter einsetzen sowie in der Prototypenfertigung. Denn viele seiner Produkte, beispielsweise die Gleitlager, sind tief in der Maschine verbaut und somit nicht ohne weiteres sichtbar.

Ein anderer Anwendungsfall mit viel Potenzial ist die Low-Cost-Automatisierung. „Mit einer günstigen VR-Brille können Sie den digitalen Zwilling in der virtuellen Umgebung trainieren“, schlägt Thull vor. Bei unangenehmen Tätigkeiten, zum Beispiel der Müllsortierung, kann eine Person einen Roboter einfach von zu Hause aus steuern. Auch für gefährliche Umgebungen könnte die Technik ein großer Vorteil sein.

Ein anderer Anwendungsfall ist die virtuelle Planung einer neuen Fertigungsstraße. Die Basis bildet ein 3D-Scan der aktuellen Fabrik, aus dem mit der geeigneten Software, beispielsweise von Dassault Système, eine virtuelle Umgebung wird. In dieser Umgebung planen und simulieren Anwender dann die verschiedenen Roboterzellen, prüfen die Materialanstellung für die Mitarbeitenden oder auch die Ergonomie der Prozesse und stimmen die einzelnen Stationen aufeinander ab. Das virtuelle Modell kann im Betrieb mit realen Daten aus der Planung und Produktion verbunden werden, um den aktuellen Fortschritt zu monitoren.

Dieses Szenario zeigt, wo der Hauptnutzen des Metaverse liegt, so Björn Manderbach, Director DELMIA Industry Consulting bei Dassault Systèmes: Bei Prozessen, Mitarbeitern und vor allem der Zusammenarbeit. „In genau den drei Punkten kann das industrielle Metaverse einen sehr wertvollen Beitrag leisten“, betont er.

Dr. Georg Wünsch, Geschäftsführer der Firma Machineering, zeigte auf der Veranstaltung eine Augmented-Reality-Anwendung, bei der eine Person das digitale Modell einer Förderanlage in der realen Umgebung begehen und damit interagieren konnte. „Ich kann auch in den Gefahrenbereich hineingehen. Ich sehe das ganze vor dem Kontext meiner Gebäudestruktur“, erläutert Wünsch. Die Firma bietet Lösungen für die virtuelle Inbetriebnahme an. Auf Basis dieser Erfahrungen sieht Wünsch in der firmenübergreifenden Zusammenarbeit bei der Entwicklung von Maschinen und Anlagen einen großen Vorteil des Metaversum-Konzepts. „Wir arbeiten daran, unsere Simulation ist im Prinzip webfähig“, lässt er wissen. „Wir werden, wenn alles gut geht, im Laufe des Jahres ein System für solche betrieblichen Zwecke zumindest vorstellen.“

Nicht alle Anwender und Anwenderinnen sind begeistert über die Aussicht, eine 3D-Brille zu tragen – selbst wenn die Immersion deutlich besser ist als bei anderen Eintrittspunkten in die Virtual Reality (VR). Die meisten Metaversen lassen sich deshalb auch über den Browser, Smartphones oder Tablets nutzen, ohne VR-Brille.

Außerdem sind noch ziemlich viele technische, rechtliche und organisatorische Fragen offen. Zum Beispiel lässt sich aktuell nicht übergreifend sagen, wie Metaverse-Anbieter die Sicherheit der Daten gewährleisten werden und wem diese Daten gehören, wenn beispielsweise mehrere Firmen an einem Projekt beteiligt sind.

„Das Thema steht in Summe sicher noch sehr am Anfang“, stellt Dr. Florian Harzenetter, PTC fest. Er sieht noch viel Forschungs- und Entwicklungsbedarf. Besonders die folgenden Themen sollten Anwender im Auge behalten:

• Fragen zum Schutz der Privatsphäre sind noch nicht abschließend geklärt
• Geschäftsprozesse müssen abgesichert werden (hier könnte zum Beispiel Blockchain weiterhelfen)
• Die Skalierbarkeit und die Performance, da große Datenmengen im Einsatz sind

„Ich glaube, man sollte sich beim Thema Metaverse nicht zu sehr an gängigen Definitionen festhalten, sondern eher an den Geschäftsproblemen, die man damit lösen kann, und sich überlegen, welche Kombination von Technologien hier hilfreich ist“, rät Florian Harzenetter von PTC.

Björn Manderbach von Dassault Systèmes empfiehlt, sich dem Thema ausgehend vom Ist-Zustand der Firma in kleinen Schritten zu nähern, die immer mit einem Mehrwert fürs Unternehmen verbunden sein müssen. Er betont: „Pragmatismus ist wichtig.“