AdaptAR: Mit Augmented Reality und Digitalem Zwilling zur Anleitung der Zukunft

Heute sind technische Handlungsanweisungen in der Produktion meist papierbasiert, unspezifisch und aufwändig zu erstellen. Das Projekt AdaptAR arbeitet daran, dies zu ändern. Mit Augmented Reality, Digitalem Zwilling und Smart Services entsteht die Anleitung der Zukunft.

Adaptive und kontextspezifische technische Handlungsanweisungen für den gesamten Produktlebenszyklus in einer AR-Umgebung

In der Produktion gibt es eine Vielzahl von technischen Handlungsanweisungen. Dies beginnt bei der Planung und Fertigung von Einzelteilen und reicht über Montageanleitungen, Wartungs-, Reparatur- und Demontageanleitungen bis hin zu Bedienungsanleitungen für Endkunden. Für die Erstellung und Pflege dieser Dokumentation ist in den Unternehmen ein enormer Aufwand zu betreiben. Anleitungen werden am Anfang des Produktlebenszyklus manuell erstellt und sind dokumentenbasiert, bspw. in Papierform sowie als PDF-Datei. In diesen statischen Formaten sind die Informationen nur unspezifisch, d. h. unabhängig von Produkt (z. B. einer ganzen Produktreihe), Anwender (mit eigenen Bedarfen der Informationsaufbereitung) und Situation (konkreten Status des Produktes, Anwendungsfall, etc.). Bei Änderungen am Produkt bieten diese Dokumente keine Schnittstelle, um diese für folgende Aktivitäten nachzuhalten.

Im BMBF-geförderten Projekt AdaptAR werden diese Schwachstellen aufgegriffen und mithilfe verschiedener Technologien und Konzepte eine Lösung für die dargestellten Herausforderungen erarbeitet. Ziel ist die automatische Generierung von Anleitungen, die kontext-, anwender- und lebenszyklusspezifisch sind. Im Speziellen wird ein Smart Service für Nutzer auf Basis eines „Digitalen Zwillings“ entwickelt und in verschiedenen Anwendungsfällen – beispielsweise in Montage, Wartung und Recycling – erprobt. Im besonderen Fokus stehen dabei die bedarfsgerechte Einbindung des Menschen und die interaktive, u.a. Augmented-Reality-basierte (AR), Darstellung der generierten Anleitungen.

Im Projekt arbeiten das Fraunhofer IPT als Konsortialführer mit den Anwendern Deguma, Miele, Fionec und Aixtron, den Befähigern Oculavis, Reuschlaw, Inform, Linguatec, EML, dem Werkzeugmaschinenlabor WZL der RTWH Aachen als weiteren Forschungspartner sowie den assoziierten Partnern Digitalhub und IG Metall zusammen. Es werden Anwendungsfälle aus der Montage, dem Betrieb, und der Wartung (intern und extern beim Kunden) betrachtet. Das Projekt befindet sich aktuell am Ende der Konzeptionsphase.

Die Anleitungen aus den oben genannten Anwendungsfällen sollen zukünftig Nutzern anwendungs- und kontextspezifisch in AR zur Verfügung gestellt werden. Dies geschieht App-basiert auf verschiedenen Smart Devices wie Smartphone, Tablet oder Smartglass (Datenbrille). Die Darstellung der Anleitung wird sich vom starren Konzept eines Dokumentes lösen und der Nutzer wird nur noch mit den jeweils wichtigen Informationen versorgt. Insbesondere die automatisierte Generierung der AR-Visualisierungen und die Prioritätssteuerung (was wird wem wann angezeigt) sind hier aktuelle Herausforderungen.

Der Digitale Zwilling, der im Projekt erarbeitet wird, entsteht durch die Aggregation von Auftrags-, Produkt-, Prozess- und Ressourcendaten. Dieser Zwilling wird über den gesamten Produktlebenszyklus mit aktuellen Informationen aus den IT-Systemen (CAD, CAM, ERP, MES, CAQ, etc.) versorgt und somit aktuell gehalten. Eine der Herausforderungen, an der im Projekt momentan gearbeitet wird, ist die Definition eines solchen Zwillings. Der Zwilling muss nicht nur die Informationen zum Produkt (z. B. Produktstruktur, Montagereihenfolge, Ist-Soll-Werte zu Produktmerkmalen) enthalten, sondern auch die spezifischen Informationen, die in einer Anleitung typischerweise aufgezählt sind (z. B. Reihenfolge von Tätigkeiten, textuelle Beschreibungen). Das zu definierende Metamodell dient anschließend der konkreten Umsetzung anhand der im Projekt definierten Anwendungsfälle.

AdaptAR löst die Probleme klassischer Anleitungen.

AdaptAR löst die Probleme klassischer Anleitungen.

Fraunhofer IPT

Maschinenwartung mit AR-Unterstützung.

Maschinenwartung mit AR-Unterstützung.

Fraunhofer IPT

Um aus dem Digitalen Zwilling die richtigen Informationen für die spezifische Anleitung zu extrahieren und anschließend an die App zur Visualisierung zu übergeben, wird im Projekt AdaptAR außerdem ein Smart Service entwickelt. Dieser bildet die Logik zwischen dem Digitalen Zwilling und der App ab. Im Wesentlichen leitet sich daher die Ausgestaltung des Smart Service aus den Anforderungen an die Visualisierung und dem Digitalen Zwilling ab.

AdaptAR Online

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Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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