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13.10.2021 | Fabrikplanung | Im Fokus | Onlineartikel

Der Einsatz von VR und AR in der Produktion nimmt zu

Autor:
Christoph Berger
4:30 Min. Lesedauer

Virtual Reality, VR, und Augmented Reality, AR, sind Industrie 4.0-Technologien. Beide spielen bei der digitalen Transformation der Produktion eine entscheidende Rolle – Gewinn- und Wirtschaftswachstum inklusive.

Im Kapitel "AR and VR in Manufacturing" des Springer-Fachbuchs "Futuristic Trends in Intelligent Manufacturing" führen die Autoren zahlreiche Beispiele für den Einsatz von VR und AR an. Wie zum Beispiel Arbeiter am Fließband in der Automobilproduktion Anweisungen über eine VR-Brille darüber erhalten, wie sie Autoteile zusammenzusetzen haben. Dies führe zu einer immensen Produktivitätssteigerung, heißt es. Oder die Fernwartung einer Maschine unter Einsatz einer AR-App: Die App enthält eine Marker-Funktion, wenn ein Akteur vor Ort eine Kamera auf die entsprechende Maschine richtet; der aus der Ferne verfügbare Techniker kann dann prüfen, um welche Art von Fehler es sich handelt und ihn aus der Ferne in die AR-Anwendung eingeben; diese AR-Anwendung führt der Akteur vor Ort mit den Anweisungen aus, die bereits in der Anwendung mithilfe der Marker-Technologie programmiert sind. Das spare Zeit und Kosten, schreiben die Autoren.

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Auch Christoph Runde befasst sich im Kapitel "VR-/AR-Anwendungsfelder im Produktionskontext" des Springer-Fachbuchs "Virtual Reality und Augmented Reality in der Digitalen Produktion" mit dem Einsatz der Technologien. Er liefert Einsatzfelder in der Fabrikplanung, der Fertigung, bei der Montage und im Service. Zum Einsatz von VR-Anwendungen in der Fertigung schreibt er zum Beispiel: "Die Auslegung von Fertigungsverfahren ist vielfach eine komplexe räumliche Aufgabenstellung. Damit lässt sich VR grundsätzlich sinnvoll einsetzen. Vielfach beruhen VR-Anwendungen hier auf einer Weiterverarbeitung (Post Processing) von Daten aus der physikalischen Simulation, beispielsweise aus den Bereichen Computational Fluid Dynamics (CFD) oder Finite-Elemente-Analyse (FEM). Die dort üblichen Metaphern wie Fehlfarbendarstellung werden übernommen, gleichzeitig werden weitere Techniken in der VR eingesetzt."

Es geht ohne Prototyp

Dass die Planung oder das Engineering von Produkten in vielerlei Hinsicht von den neuen Technologien profitiert, macht Sergej Schachow in seinem Fachbeitrag "Augmented und Virtual Reality in der Produktplanung und Produktion" für die Springer-Fachzeitschrift "maschinenbau", Ausgabe 1/2021, deutlich. So könne auch die Handhabbarkeit der Produkte mithilfe von VR-Anwendungen überprüft werden – ein ansonsten, je nach Produkt, Maschine oder gar Anlage, sehr kostspieliges Verfahren, für das Prototypen zu produzieren seien. "Genau hier kommen die neuen Technologien zum Tragen, denn die Planungsdaten werden vorwiegend durch das Engineering bereits als 3-D-Modelle verarbeitet. Durch die passenden VR-Anwendungen oder -Viewer können diese dann direkt in der virtuellen Realität betrachtet werden. Der Nutzer sieht das Produkt in der Originalgröße vor sich und kann dieses so auf seine Alltagstauglichkeit überprüfen." Durch den Einsatz der erweiterten Realität, also AR, können im Kontext der Planung Produkte in Form von 3D-Modellen zudem in eine reale Umgebung auf einem Tablet, Smartphone oder einer AR-Brille eingeblendet werden. So sei es unter anderem möglich, beispielsweise eine neue Maschine in Originalgröße auf der dafür vorgesehenen Position in der Fabrik zu positionieren, um eine direkte Kollisionsprüfung durchzuführen.

Wie sich Geschäftsmodelle mit Mixed Reality entwickeln lassen mitsamt einem Leitfaden von der Idee zur Umsetzung, darum geht es unter anderem im Springer-Fachbuch "Digitale Geschäftsmodell-Innovation mit Augmented Reality und Virtual Reality". Fünf Schritte seien dafür notwendig, die im Kapitel "Geschäftsmodelle mit VR und AR entwickeln: Fünf Schritte von der Idee zur Umsetzung" selbst noch mit ausreichend Leben gefüllt werden:

  1. Vorbereitung und Analyse
  2. Ideenfindung
  3. Ideenbewertung
  4. Konzepterstellung
  5. Umsetzung

Als Erfolgsfaktoren für die Umsetzung werden der Zeitpunkt des Markteintritts, Innovationskommunikation, das Change Management, die Gestaltung der Aufbau- und Ablauforganisation und das Schnittstellenmanagement, die Schutzrechte sowie das Projektmanagement genannt.

Mensch und Maschine rücken näher zusammen

Die Autoren des bereits erwähnten Kapitels "AR and VR in Manufacturing" fassen die Vorteile von VR und AR am Ende noch einmal zusammen: eine Erleichterung für die Arbeit, schnellere Aufgabenbewältigung, eine Minderung der Unfallrate im verarbeitenden Gewerbe sowie die Möglichkeit, die Produktionshalle durch AR und VR zu rekonstruieren. Diese Technologie könne zu einer Verbesserung von Sicherheit, Designfunktion und Leistung führen und Mensch und Maschine näherbringen.

Dass all das aber längst keine Zukunftsmusik mehr ist, zeigt ein Blick zu Audi – das Unternehmen sieht sich durch die intelligente Produktion auf dem Weg hin zu einer "Digital Car Company". So gab das Unternehmen dieses Jahr unter anderem bekannt, dass sein Modell e-tron GT1 das erste Modell des Automobilherstellers gewesen sei, dessen Montageabläufe und Logistikprozesse ausschließlich virtuell und ohne physische Prototypen erprobt worden seien. Möglich sei dies unter anderem durch dreidimensionale Gebäudescans, Machine Learning und Virtual Reality geworden. Mit 3D-Scans sei ein virtuelles Abbild der Produktionsstätte samt Anlagen, Werkzeugen und Regalen kreiert worden. Durch dieses digitale Abbild sowie eine selbst entwickelte Virtual Reality-Lösung würden sich Mitarbeiter aus der ganzen Welt in virtuellen Räumen treffen, um dort computergenerierten Werkern bei der Verrichtung der geplanten Abläufe über die Schulter zu schauen und die geplanten Prozesse für beliebige Bauteilvarianten in der Anwendung selbst zu erleben und zu optimieren.

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