Trends und Technologien
Elbfabrik: Mit IoT und AR alle Hände frei fürs Arbeiten
09. Januar 2024 / Annekathrin Gut
In der Forschungsfabrik sorgt Augmented Reality für unmittelbaren Datenzugriff
Hoch oben in der Produktionshalle blinkt eine Warnleuchte auf. Eine Wartungstechnikerin setzt die Augmented Reality-Brille auf. In ihrem Sichtfeld erscheinen alle Flurförderfahrzeuge mit ihrem Status. Sie erkennt schnell, welches Fahrzeug eine Störung hat und behebt den Defekt: So funktioniert eine Assistenzlösung, die Techniker:innen die Wartung von Produktionsanlagen leichter machen soll. Erlebbar ist sie jetzt in der Elbfabrik des Fraunhofer IFF in Magdeburg. Entwickelt hat sie ein Team der HEC.
„Das ist das, was wir heute im Computing wollen: dass wir digitale Informationen direkt im Geschehen erhalten und nicht mehr vom Bildschirm in die Realität übertragen müssen“, beschreibt HEC-Projektmanager Heiko Müller den Nutzen der Anwendung. Die neue Digitallösung verbindet Wartungs- und Instandhaltungsdaten mehrerer autonom fahrender Flurförderfahrzeuge mit deren IoT-Daten, wertet diese aus und visualisiert sie unmittelbar über eine Augmented Reality (AR)-Brille.
Elbfabrik forscht für den Mittelstand
Von solchen Lösungen sollen künftig vor allem kleinere und mittlere Unternehmen profitieren können. Dazu hat das Forschungsinstitut Fraunhofer IFF, spezialisiert auf Fabrikbetrieb und -automatisierung, im Magdeburger Wissenschaftshafen die Elbfabrik errichtet. Mitte September wurde die hochmoderne Forschungseinrichtung eröffnet. In der digitalen Produktionshalle werden neue Technologien und Arbeitswelten erforscht, mit denen Unternehmen ihre Produktion zukunftsorientiert auf- und ausbauen können.
Kooperation bei Wartung und Instandhaltung
Die HEC arbeitet bereits seit dem Jahr 2006 mit dem Fraunhofer IFF in Magdeburg zusammen. In dieser Kooperation ist das Wartungs- und Instandhaltungsmanagement WAIS entstanden, das auch der Kern der neuen Anwendung ist. Es sorgt dafür, dass Wartungsintervalle von Maschinen und Anlagen systematisch eingehalten werden können.
„Über das Wartungssystem kann ich die notwendigen Arbeiten schon im Vorfeld planen“, erläutert Claas Weiß, der das System WAIS mitentwickelt hat. „Anschließend habe ich sie darüber so dokumentiert, dass ich auch im Nachhinein nachvollziehen kann, was an einem bestimmten Roboter oder in einer Anlage alles gelaufen ist.“
Alle Daten mobil im Blick
Zettelwirtschaft adé: Das System sieht auch vor, dass Techniker:innen die Arbeitsaufträge mobil abarbeiten und quittieren können. In der Elbfabrik haben sie mit der AR-Brille ihre Aufgaben nun im wahrsten Sinne des Wortes direkt vor Augen: „Der Clou daran ist, dass wir jetzt alle Daten gebündelt über die Hololens visualisieren“, sagt Heiko Müller. Zudem bleiben die Hände frei, um direkt vor Ort arbeiten zu können.
Dokumentationen, technische Zeichnungen, Tabellen, Listen, aktuelle Meldungen oder Aufträge: All das kann inmitten der realen Arbeitsumgebung aufgerufen werden, statt am PC im Büro nebenan. So identifiziert die AR-Brille zum Beispiel genau denjenigen Roboter in der Produktionshalle, der gerade einen niedrigen Akkuladestand meldet.
„Wenn man sich ein Robotics-Lager mit 250 Robotern vorstellt, kann man sich die Dimensionen ausmalen“, beschreibt Claas Weiß ein typisches Beispiel. „Da kann man sich nicht am PC durch 250 Listeneinträge quälen. Bis man fertig ist, ist der Roboter schon wieder weggefahren.“
Augmented Reality und IoT spielen zusammen
„Besonders spannend für uns war die Integration der IoT-Umgebung“, erzählt Heiko Müller. Die Elbfabrik ist mit einem „intelligenten Boden“ ausgestattet. Dieser liefert ständig Standortdaten der autonom agierenden Roboter, sowie Informationen zu deren Zuständen über ein separat angebundenes Leitsystem. Diese Daten mussten mit den Wartungsinformationen gekoppelt und dann unmittelbar über die AR-Komponente visualisiert werden.
"Wir haben uns dabei intensiv mit der Usability auseinandergesetzt und konnten diverse Erfahrungen aus anderen AR-Vorhaben einfließen lassen“, sagt Claas Weiß. Das Menü sollte so angenehm und übersichtlich gestaltet werden, dass Nutzer:innen mit Arm- und Handgesten intuitiv darin navigieren können. „Am Anfang braucht man jetzt eine kurze Einweisung für die Gestensteuerung. Man muss einmal ein kurzes personalisiertes Setup machen“, erklärt der IT-Experte. „Ansonsten findet man sich ohne Vorkenntnisse recht schnell darin zurecht.“
Anforderungen steigen
In den nächsten Jahren könnten solche Assistenzsystem, wie sie jetzt in der Elbfabrik demonstriert werden, noch wichtiger werden. „Wir müssen uns Gedanken zu neuen Formen der digitalen Informationsintegration in die Produktions- und Intralogistikprozesse machen“, meint Heiko Müller. „Technologien wie IoT und neue Visualisierungsformen wie AR werden dabei eine wichtige Rolle spielen.“
Augmented Reality (AR)
Augmented Reality – in etwa „erweiterte Realität“ – ergänzt unser reales Umfeld um digitale Einblendungen. Dazu wird eine visuelle Schnittstelle genutzt. Bei der Anwendung in der Elbfabrik ist das eine spezielle Brille, die HoloLens von Microsoft, die im Sichtfeld zusätzliche Informationen anzeigt. Über Gesten lassen sich diese steuern, während man sich durch die Umgebung bewegt. Der Vorteil: Techniker:innen haben technische Daten oder Baupläne direkt vor Augen, während sie ein Gerät warten. Zusätzlich haben sie direkten Zugriff auf alle weiteren Maschinen in der Anlage.
WAIS: Wartungs- und Instandhaltungsmanagement
Grundsätzlich lässt sich WAIS für jede komplexe technische Anlage einsetzen: Es erfasst digital deren kompletten Lebenslauf inklusive ihrer Baugruppen und Komponenten, generiert auf Basis hinterlegter Wartungspläne die Aufträge für die Instandhaltung und hilft bei spontanen Aufträgen zur Beseitigung von Störungen. Daneben unterstützt es das Ersatzteilmanagement, generiert individualisierbare Auswertungen und dokumentiert den Lebenslauf einer Komponente lücken- und papierlos.
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