MICROSOFT HoloLens im industriellen Einsatz

Physische Produktionsprozesse mit manuellen Schritten sind oft eng mit ERP-Prozessen und Automatisierungslösungen verbunden doch fehlt eine möglichst nahtlose Verbindung zwischen diesen Welten. Mit Mitteln der Augmented/Mixed Reality erhalten reale Produktionsszenarien die notwendige Unterstützung, um die virtuelle Welt der Bits und Bytes mit der physischen Welt zu verbinden und sinnvolle, sowie neuartige Anwendungsszenarien in der Industrie zu ermöglichen.

Gemeinsam mit dem Dynamics Partner YAVEON AG arbeiten wir am industriellen Einsatz der Microsoft Datenbrille „HoloLens“. Als einer der ersten realen Showcases arbeiten die beiden Microsoft Partner mit dem Bremer Farben und Lacke Hersteller Bergolin zusammen. Für Bergolin war es ein besonderes Anliegen, in Arbeitsbereichen der Fertigung, in denen die Bedienung von Rückmelde-Terminals aufgrund verschiedener Faktoren u.a. die Tatsache, dass diese Terminals nicht mit den zu tragenden Schutzhandschuhen zu bedienen sind, ein neues Hilfsmittel für die Facharbeiter an den Start zu bringen.

Wenn bisher die Rückmeldung der zu verarbeitenden Chemikalien und Rohstoffe an das ERP, en-block am Ende des Mischprozesses stattfand, musste man darauf vertrauen, dass der Mitarbeiter tatsächlich die richtige Reihenfolge und die genauen Mengen beachtet hat. 

„Um produktionslogistische Prozesse im Unternehmen zu optimieren, müssen alle Vorgänge in Echtzeit erfasst werden“, sagt Christoph Heinen, Leiter IT und Controlling bei Bergolin.  Dazu hat die daenet eine 3D-App entwickelt, mit der die HoloLens letztlich einen ganzen Prozess-Navigator darstellt. Hier kommt nun eine Besonderheit der Microsoft HoloLens zum Tragen, die sie von anderen Augmented Reality Produkten differenziert. Die HoloLens verfügt über Sensorik welche die Struktur eines Raumes erfasst und erkennt. Damit ist die Microsoft Datenbrille in der Lage, sich auf den Zentimeter genau im Raum zu orientieren. Daher spricht man auch von Mixed Reality als Erweiterung von Augmented Reality. Mit dieser Technologie ist es nun möglich, an unterschiedlichen Orten des Prozess-Ablaufes „Touchpoints“ einzurichten, die dem Mitarbeiter während seiner Prozessverarbeitung genau dort mit Interaktionsmöglichkeiten unterstützen wo er Sie benötigt. Diese "Touchpoints" sind interaktive grafische Elemente, welche für den Nutzer so wirken, als wären sie real im Raum platzierte Objekte. 

Mixed Reality vs. Augmented Reality - Während bei Augmented Realtiy die physische Realität erweitert oder ergänzt wird, d.h. Zusatzinformationen bereitstellt, integriert sich diese nicht in die Realität. Sie erkennt eventuell durch Bild- oder Muster-Erkennung angelernte Objekte auf die reagiert werden kann, es bleibt jedoch in der Regel eine 2-dimensionale „Bild-Erkennung“.  Die technische Möglichkeit, die physische 3-dimensionale Realität mit einer virtuellen zu verbinden und in Einklang zu bringen wird als Mixed Reality bezeichnet. MICROSOFTS Interpretation von Mixed Reality erkennt den Raum und kann sich im Raum verorten und die räumlichen Begebenheiten zu eigen machen. Objekte oder Anzeigen können im Raum genau positioniert werden und auch aus verschiedenen Dimensionen bzw. Blickrichtungen unterschiedlich wahrgenommen werden. Virtuelle Objekte verhalten sich mitunter wie physische Objekte, so können virtuelle Objekte zum Beispiel durch reale Objekte im Raum verdeckt werden, wenn sie im Raum hinter den realen Objekten positioniert sind. 

Im konkreten Anwendungsfall wurden virtuelle Bedienelemente genau dort positioniert, wo der Mitarbeiter auch die physischen Prozessschritte ausführt. So wählt der Bergolin Mitarbeiter im Lager seinen nächsten Fertigungsauftrag aus dem ERP an einem „Touchpoint“ aus, der ihm an einer virtuellen Kontrolltafel angezeigt wird. Hier kann er sofort die auf einer Palette konfektionierten Rohstoffe für seinen Auftrag kontrollieren. Durch einfache Finger-Gestik oder Sprachsteuerung bestätigt er die Auswahl des Fertigungsauftrages und bekommt eine Mischstation zugewiesen. Nun wird der betreffende Auftrag als „in Bearbeitung“ angezeigt und ist im Lager für weitere Bearbeitung gesperrt. An der Mischstation angekommen sieht der Mitarbeiter seinen Auftrag und die Reihenfolge sowie Menge der einzelnen Rohstoffe. Wichtig ist im Zusammenhang, dass der Mitarbeiter nie die Verbindung zur echten Umgebung verliert und immer alle Hindernisse, Maschinen und andere Personen sehen kann.

An der Arbeitsstation, an einem weiteren „Touchpoint“, wird jeder einzelne Prozess-Schritt aktiviert und ebenfalls durch Gesten an das Backend bzw. Dynamics NAV als abgeschlossen zurückgemeldet. Dies sorgt für eine sehr zeitnahe Rückmeldung, die auch einer höheren Qualitätssicherung und Prozess-Transparenz zugutekommen wird. Nachdem alle zu verarbeitenden Rohstoffe verwendet und über die HoloLens zurückgemeldet wurden, wird sowohl am Lager- als auch am Mischer-Touchpoint der Fertigungsauftrag als „abgeschlossen“ dargestellt.

„Mit dieser Technologie sind wir auch in der Lage, komplexere Vorgänge zielsicher zu unterstützen.“, so Andreas Erben, Spezialist für HoloLens (Microsoft MVP) bei daenet. Es sei nun möglich, auch genaue Zeitpunkte der Verarbeitung vorzugeben, eine dynamische Navigation zum Lagerplatz bereitzustellen und vieles mehr, was bisher nicht mit vertretbarem Aufwand möglich war.

Schon heute sind eine Vielzahl von Einsatzszenarien in Fertigung, Logistik oder Wartung o. Service möglich und befinden sich in der Realisierung. Ein wichtiger Aspekt ist die Arbeitssicherheit. Bestimmte Einsatzgebiete erfordern Zertifizierungen und besondere Arbeitsschutzmaßnahmen und Richtlinien. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis diese oder ähnliche Technologien einen weitreichenden Einfluss auf den industriellen Alltag haben werden und neue Geräte und Formfaktoren für spezifische Einsatzgebiete auf den Markt kommen werden. 

Für Bergolin also keine Frage: „Schon allein hinsichtlich einer durchgängigen Industrie 4.0 Strategie in der Produktion und Logistik prüfen wir, wo uns diese innovative Technologie weiterhelfen wird.“ sagt Christoph Heinen von Bergolin. Auch für daenet ist das Thema Industrie 4.0 und „Internet of Things“ (IoT) eine Triebfeder für diese Technologie. Als Microsoft IoT-Spezialist sieht die daenet in der HoloLens auch kurzfristig ein enormes Potential in der Mensch-Maschine-Interaktion und für die Unterstützung von Mitarbeitern in der Produktion und Logistik.