Sind Hersteller bereit für XR? Ein Leitfaden zu VR, AR und MR

Bedenken Sie, wie Mobiltelefone und das Internet Kommunikation, Bildung und Unterhaltung neu definierten – um die Fertigung nicht zu erwähnen. XR-Technologien, bestehend aus Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und Mixed Reality (MR) Prozessen und Geräten, bewirken dieselben fundamentalen Verschiebungen. Alle drei sind komplementäre Technologien; alle haben unterschiedliche Anwendungsfälle.

Dieser Artikel fasst ein Webinar von Tooling U-SME zusammen, das Herstellern helfen sollte, diese Trends besser zu verstehen. Betitelt „Virtual, Augmented and Mixed Reality in Manufacturing Training Solutions“, wurde das Webinar moderiert von Vijayanandraj Vaiyapuri Ramalingam, Ph.D., SiFy Technologies North America Corp.; Dmitry Kopytin, BMW; und Chad Schron, Tooling U-SME.

Was meinen wir?

Bevor wir in Use Cases eintauchen, klären wir einige Begriffe. Virtual Reality bedeutet vollständige Immersion in eine VR-Umgebung. Brillen/Headsets können tethered (kabelgebunden) oder untethered (kabellos) sein. Tethered bedeutet Verbindung zu einem High-End-PC mit höheren Auflösungen und Verarbeitungsgeschwindigkeiten im Vergleich zu untethered, das typischerweise zu niedrigeren Kosten kommt. Geräte sind u. a. HTC VIVE, Oculus Rift/Quest und Samsung Gear.

Bei Augmented Reality überlagern Sie digitale Inhalte – Bilder, Videos oder andere Daten – der realen Welt. Denken Sie an Pokémon Go. AR kann auf Geräten stattfinden, die Sie bereits haben, wie Smartphone oder Tablet. Smarte Brillen und verschiedene Headsets sind verfügbar. Viele verschiedene Anwendungen existieren.

Ähnlich wie AR beinhaltet Mixed Reality das Überlagern digitaler Elemente über der realen Welt. Der Unterschied: Sie können mit diesen digitalen Elementen interagieren. Denken Sie an virtuelle Arbeitsanweisungen oder das Überlagern von Werkzeugen auf diverse Prozesse.

XR in der Ausbildung

XR-Technologien gibt es in der Ausbildung schon lange, aber nur Militär und Gesundheitswesen konnten sie sich leisten. Skaleneffekte senken die Kosten nun, wodurch XR-Technologien zu einem Pfeiler der Smart-Manufacturing-Strategie werden. XR zeigt sich in der Fertigungsproduktion ebenso wie in der Ausbildung. Ein überzeugender Grund für XR-unterstützte Ausbildung ist die Behaltensleistung. Forschungen zeigen, dass der Einsatz von XR-Technologien – insbesondere Virtual Reality – zu einem weit höheren Grad an Inhaltsbehaltung führt.

Auch die kommende Generation von Fertigungsmitarbeitern findet es attraktiv. Digital Natives, die mit Internet und immersivem Gaming aufgewachsen sind, begeistern sich für XR-Technologien in Blended-Learning-Lösungen. Zusammenfassend: niedrigere Kosten, schnelleres Verständnis, höhere Produktivität und Kosteneinsparungen sprechen für XR-Technologien in Fertigungsprozessen.

Wenn von Industry 4.0 die Rede ist, steht meist Automatisierung im Fokus. Ein weiterer starker Punkt ist Augmentation – wenn Menschen mit Technologie zusammenarbeiten, um Aufgaben produktiver zu machen. XR macht genau das. Bis zu 30 % der Arbeitszeit in der Fertigung können durch Extended Reality augmentiert werden. Wie reagieren Entscheidungsträger?

Laut einer Umfrage des World Economic Forum vom September 2020 gaben mehr als die Hälfte der weltweit befragten Fertigungsunternehmen (54 %) an, bis 2025 wahrscheinlich XR-Strategien zu adoptieren und zu entwickeln. Gefragt, wie XR-Adoption helfen könnte, auf die COVID-Krise zu reagieren, war die Top-Antwort von 80 % der Fertigungsbefragten: mehr Möglichkeiten für Remote-Arbeit. Weitere: Beschleunigung der Digitalisierung von Arbeitsprozessen (77 %), Beschleunigung der Aufgabenautomatisierung (54,3 %) und Umschulung/Weiterbildung der Belegschaft (40 %).

Kurz gesagt: Menschen, Prozesse und Produkt bilden die drei Säulen der XR-Adoption in der Fertigung. XR geht darum, Fertigung effizienter, sicherer und präziser zu machen.

VR zeigt bereits große Vorteile in der Ausbildung, besonders bei komplexen Operationen. Ein Kernausbildungsbereich, den XR verbessert, ist grundlegendes Sicherheitsverhalten und -kultur. OSHA-Sicherheitsprinzipien, Leitersicherheit oder die Navigation in engen Räumen könnten Bereiche sein, in denen immersiver Realismus glänzt. Mit XR können Sie auch remote ausbilden. Wenn der Bediener auf dem Shopfloor ist, kann er live das, was er sieht, an externe Auszubildende weiterleiten.

VR-Haptik entwickelt sich noch weiter, aber das Potenzial taktilen Feedbacks in der Ausbildung ist hoch. Praktische Bearbeitungsmethoden, taktiles Montieren und Wartungsunterstützung sind operative Bereiche, die davon profitieren könnten.

Best Practices in XR

Bei der Festlegung von XR-Strategien für ein Fertigungsunternehmen kommt zuerst die Vision. Behalten Sie immer im Blick, worin Sie investieren – ob Menschen, Produkt oder Prozess. IT-Richtlinien werden sich ebenfalls ändern und weiterentwickeln. Aus XR-Sicht: Was wollen Sie erreichen, welche Art von Daten und wie viel werden Sie sammeln? Portabilität, Datenschutz und Cybersicherheit müssen adressiert werden. Aus technologischer Sicht gibt es viele Geräte und Technologien am Markt. Geschäftsanforderungen müssen klar definiert sein, um die effektivsten XR-Entscheidungen zu treffen.

Es gibt Fälle, die für VR funktionieren, und Use Cases, die eher für AR geeignet sind. Bei der Bewertung des Adoptionsrisikos müssen Sie sehr klar über das gewünschte Ergebnis und die involvierten Risikofaktoren sein. Das Alter könnte ein solcher Faktor sein; das Teilen von Geräten ein anderer.

Eine ehrliche Bewertung der Arbeitsplatzreife ist eine weitere Voraussetzung. Ist Ihre Arbeitsplatzinfrastruktur bereit für XR-basierte Lösungen? Können Sie ausreichend physischen Raum bereitstellen? Sind Ihre Mitarbeiter an Bord? Jede Technologie der ersten Generation wird Kinderkrankheiten haben. Die Schulung Ihrer Mitarbeiter ist essenziell, damit sie vorbereitet sind. Klein anfangen und vom Proof of Concept zur Skalierung gehen, ist oft der beste Weg. Nutzen Sie alle internen Ressourcen wie 3D-Programmierung und -Modellierung, und Sie werden feststellen, dass die Entwicklung von VR- und AR-Technologien einfacher und nutzerfreundlicher wird.

Denken Sie ganzheitlich darüber nach, wie eine XR-Lösung in Ihre anderen Systeme integriert wird – wie ERP, Qualitätsberichterstattung oder Ihr Learning Management System. Eine Vision haben, Metriken festlegen und ROI berechnen, bringt Ihre XR-Implementierungsstrategie auf die nächste Stufe.

XR bei BMW erleben

Wenn es um XR in Fertigung und Ausbildung geht, haben selbst weltweit führende Hersteller mit denselben Problemen zu kämpfen wie kleinere Betriebe. BMWs Werk in Greer, South Carolina, sah sich steigenden Ausbildungskosten gegenüber und musste neue Inhalte integrieren, die junge Fertigungsmitarbeiter anziehen.

Vor etwa drei Jahren baute das Unternehmen ein Projektentwicklungsteam und entschied, die VR-Welt mit zwei 360-Grad-Videos zu erleben. In der Immobilienbranche vertraut, erlauben 360-Grad-Videos Nutzern, in einen Raum einzutauchen. Zwar können keine Objekte manipuliert werden, aber Nutzer können die Umgebung beobachten und daraus lernen.

Nach etwas über einem Jahr berichtete BMW von „großen Ergebnissen“: „Es klickt wirklich“, sagte Kopytin. „Wir sehen, dass Mitarbeiter tatsächlich teilnehmen und die Module durchlaufen, Dinge viel schneller erkennen.“

Bei der Rückkehr und dem Wiederholen der Ausbildung an nachfolgenden Modulen zeigte sich eine kontinuierliche Progression: Die Menschen erfassten, was ihnen in XR vermittelt wurde.

Aus der Einbettung von 360-Grad-Videos begann BMW, in die nächste VR-Phase zu expandieren: das Entwerfen und Nutzen virtueller Räume. Es wurde Beta-Tester für Tooling U-SMEs Entwicklung virtueller Fertigungslabore.

Laut Kopytin: „Wenn Sie sich vorstellen, wie ein Mitarbeiter einen Steckertest oder Passversuch durchführt, bräuchten Sie mehrere Maschinen und ein riesiges Schulungszentrum für große Klassen. Aber wenn Sie einen virtuellen Raum nutzen, können Sie eine Klasse von Auszubildenden haben, von denen mehrere gleichzeitig in einer VR-Erfahrung dieselbe Aktivität durchführen.“

Als Nächstes kommt das Überlagern in AR und die Kombination mit Mixed Reality. BMW erforschte, wie Arbeitsanweisungen überlagert und Jobs erleichtert werden können.

„Wir wollen mit Mitarbeitern und Auszubildenden interagieren, weil das ultimative Ziel ist, qualifizierte zukünftige Mitarbeiter zu liefern, die sich in die Ausbildung einbetten und das Thema vollständig verstehen – in welcher Form es auch präsentiert wird“, schloss Kopytin.

Für weitere Informationen zu Tooling U-SME und Zugriff auf dieses Webinar besuchen Sie www.toolingu.com/resources/Watch-and-Listen und suchen Sie nach „Virtual, Augmented And Mixed Reality In Manufacturing Training Solutions“.