Augmented Reality in Instandhaltung, Wartung und Reparatur
Die vierte industrielle Revolution steht vor der Tür, und Branchen wie das verarbeitende Gewerbe nutzen die Vorteile der AR-Technologie, um die Erfahrung der Mitarbeiter zu verbessern, ihre Sicherheit zu erhöhen und die Wissenslücke zu schließen.
Management Summary (TL;DR)
Augmented Reality bietet ein etabliertes Toolset für die aktuellen Herausforderungen von Unternehmen im Bereich (Fern-)Wartung, Instandhaltung und Reparatur.
Typische Anwendungsfälle
- Vorbeugende und korrigierende Wartungsarbeiten
- Besichtigungen und Audits von Anlagen/Maschinen
- Benchmarking und Leistungsdatenanalyse
- Schulungen und Onboarding
Augmented Reality unterstützt Wartungstechniker durch
- Interaktive Anleitungen komplexer Reparaturvorgänge durch audiovisuelle Unterstützung
- Fernunterstützung und Live-Interaktion mit Support-Technikern des Geräteherstellers
- Kollaborationsmöglichkeiten, wenn verschiedene Techniker die gleichen Maschinen bedienen
- Einblenden zusätzlicher Informationen wie z.B. historischer Daten, Temperaturanzeigen, etc.
Nutzen für Unternehmen
Augmented Reality unterstützt Wartungstechniker durch Interaktive Anleitungen komplexer Reparaturvorgänge durch audiovisuelle Unterstützung Fernunterstützung und Live-Interaktion mit Support-Technikern des Geräteherstellers Kollaborationsmöglichkeiten, wenn verschiedene Techniker die gleichen Maschinen bedienen Einblenden zusätzlicher Informationen wie z.B. historischer Daten, Temperaturanzeigen, etc. Unternehmen profitieren durch
- Schnellere Problemdiagnosen, da weniger Zeit für die Identifizierung relevanter Komponenten und das Nachschlagen in Diagrammen aufgewendet werden muss
- Schnellere Wartungs- und Reparaturarbeiten
- Konsistente Wartungsleistungen, unabhängig davon, wer sie durchführt
- Geringere Abhängigkeit von der Erfahrung der einzelnen Techniker
- Weniger Fehler bei der Installation oder Wartung
- Experten müssen nicht mehr anreisen, was Zeit und Reisekosten spart
- verbesserte Leistungsdatenanalysen und Benchmarks
„Wir müssen keine Mitarbeiter mehr aus Deutschland einfliegen, wo unsere Hauptlieferanten sitzen, um Fehler an unseren Maschinen zu beheben. Jetzt können sie virtuell sehen, was wir sehen, und zwar sofort, und bei der Diagnose und Lösung von Problemen helfen, ohne einen Fuß in die Anlage setzen zu müssen. So können wir ‚virtuell‘ arbeiten, unabhängig von Zeit und Entfernung.”
– Helen Davis, VP Supply Chain Management, Coca-Cola
Wie wird Augmented Reality in Instandhaltung, Reparatur und Wartung eingesetzt?
Gegenwartstechnologie
Die Instandhaltung ist in der Fertigungsindustrie von großer Bedeutung, da sie sich direkt auf Leistung, Produktivität und Produktqualität auswirkt. Während die Instandhaltungsprozesse ständig verbessert werden, stellt Augmented Reality einen der bedeutendsten Fortschritte dar. Unter Augmented Reality (AR) versteht man den Einsatz intelligenter Technologien zur Veranschaulichung und Schulung von Wartungsfachleuten, wie wichtige Wartungsverfahren effektiv und genau durchgeführt werden können. AR ersetzt klassische Lehrmethoden wie Schulungshandbücher, gedruckte Diagramme und Materialien und sogar 3D-Modelle. Augmented Reality bringt die Dinge auf die nächste Stufe, indem sie es Ihnen ermöglicht, Aufgaben zu sehen – und oft auch virtuell auszuführen – indem sie ein computergeneriertes Bild mit einer realen Maschine oder einem realen Gerät kombiniert.
Wachstumsaussichten
Der globale Augmented-Reality-Markt für Wartung, Reparatur und Instandhaltung wurde 2018 auf 430,3 Millionen US-Dollar geschätzt und wird bis 2024 voraussichtlich 4,1 Milliarden US-Dollar erreichen (IDC, Stand: 2020), was einer jährlichen Wachstumsrate von über 40% entspricht. Der Aufschwung des von Augmented Reality für Wartungsunternehmen ist mit dem Wachstum der Fertigungsindustrie und dem Fokus auf die Beschleunigung der Wartungsprozesse zur Steigerung der Unternehmenseffizienz verbunden.
Branchen mit akutem Bedarf an AR-Lösungen im Bereich Wartung und Instandhaltung:
- Luft- und Raumfahrt
- Automobilindustrie
- Fertigung
- Öl und Gas
- Versorgungsunternehmen
Warum augy.agency?
- Wir setzen auf Wissenstransfer, um transparente Beratung auf Augenhöhe zu ermöglichen
- Wir entwickeln schnell, um ein attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis zu ermöglichen: Zeit ist Geld
- Wir sagen die Wahrheit und machen keine falschen Versprechungen
- Wir lieben Technologie, unsere Leidenschaft dafür steckt an und wir arbeiten professionell
Use Cases für AR in der Instandhaltung und Wartung
In vielen Branchen wird Augmented Reality für die Wartung und Reparatur von Geräten eingesetzt. Um AR zu nutzen, richtet ein Techniker die Kamera auf eine Maschine, elektrische Leitungen oder Rohrleitungen, und das System zeigt entsprechende Hinweise auf dem Bildschirm an. Pfeile auf dem Bildschirm zeigen die Elemente an, auf die sich die Hinweise beziehen.
Mit dieser Technologie kann ein Techniker den Problembereich schneller identifizieren. Er oder sie weiß, welches Rohr oder Kabel welches ist, welcher Antrieb welchen Motor steuert und so weiter. Das System kann ihm sagen, welche Ersatzteile benötigt werden und sogar, ob sie im Lager vorhanden sind.
Bei Wartungsarbeiten kann AR den Techniker in der gewünschten Reihenfolge durch die zu erledigenden Arbeiten führen. So könnte er beispielsweise mit dem Entfernen von Abdeckungen und Schutzvorrichtungen beginnen und dann mit dem Austausch von Filtern und der Überprüfung von Ablassöffnungen fortfahren.
AR ist ein wertvolles Instrument zur Unterstützung der Einführung von vorausschauenden Wartungsstrategien. Bei der Messung von Parametern wie Temperatur und Vibration kann das System historische Daten abrufen und dem Techniker zeigen, ob es eine signifikante Abweichung gegeben hat. Es kann auch für die Aufzeichnung von visuellen Inspektionen und Wartungsarbeiten verwendet werden.
Durch die Verwendung von Video und Audio ist es möglich, Fernunterstützung von Experten außerhalb des Standorts in Anspruch zu nehmen. So kann ein Spezialist den Techniker durch eine komplexe Aufgabe führen oder bei der Diagnose eines Problems helfen. Es ist auch eine Möglichkeit zur Schulung von Personen, die mit bestimmten Geräten nicht vertraut sind, und kann sogar zur Dokumentation von Installations- und Wartungsverfahren verwendet werden.
Anwendungsfälle von AR-Software
Vorbeugende und korrigierende Wartung
Tipps, Videos und visuelle Hinweise, die bei der Wartung helfen sollen, werden dynamisch direkt im Blickfeld des Technikers angezeigt, der mit einer AR-Brille oder mithilfe eines Smartphones/Tablets Wartungs- und Reparaturarbeiten durchführt. AR-Vorteile: Verkürzung der Wartungszeit bei hoher Effektivität; unterstützt die Ausbildung am Arbeitsplatz.
Besichtigungen und Audits von Anlagen/Maschinen
Schrittweise Augmented-Reality-unterstützte Überprüfungen und Audits; die reale Ansicht wird mit Zustands-Kommentaren (z. B. beschädigt, unsachgemäß installiert usw.) angereichert, die mit Hilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen erzeugt werden. AR-Vorteile: Beschleunigt die Überprüfung des Systemzustands und garantiert den Abschluss aller erforderlichen Prüfschritte.
Benchmarking und Leistungsdatenanalyse
Umfassende Analyse der Leistung von Geräten und/oder Industriemaschinen auf der Grundlage von Live-Leistungsparametern, die von den Geräten/Maschinen empfangen werden, und Benchmark-Daten, die im Sichtfeld des Technikers angezeigt werden. Vorteile von AR: Gewährleistet die Übereinstimmung der Leistung mit branchenspezifischen Standards.
Kollaboration durch AR
Die Anzeige von Echtzeit- (oder gespeicherten) 3D-Anmerkungen zu Umgebungen und Objekten hilft Teams, Probleme effizient und ohne zusätzliche Umzugskosten zu lösen. Vorteile von AR: Die Möglichkeit, AR-Erlebnisse mit Persistent Instant Targets zu speichern und zu laden, erlaubt es den Mitarbeitern, wichtige Nachrichten direkt an den Maschinen zu hinterlassen, damit die nächste Schicht sie zur Kenntnis nehmen kann.
Beispiel-Architektur einer Augmented-Reality-Lösung für Wartungsunternehmen
Die beiden Hauptbestandteile einer AR-Software für Wartung, Reparatur und Instandhaltung sind eine Client-App und das Backend. Um eine stabile und schnelle Leistung der Client-App auf einem Gerät (AR-Brille, Tablet, Smartphone) zu ermöglichen, werden alle wichtigen Computer-Vision-Algorithmen und spezifische Referenzdaten (Texttipps, 3D-Modelle, Medien) für MRO-Aktivitäten normalerweise im Backend gespeichert.
Das Backend lädt die Referenzdaten und die verarbeiteten Daten, die mit einer AR-Brille, einem Smartphone oder einem Tablet erfasst wurden, bei Bedarf in die Client-App. Das Backend kann auch mit der Zielausrüstung/-maschine integriert werden, um Leistungsdaten zu erhalten und sie mit der Client-App zu teilen (siehe Anwendungsfall Benchmarking).
Key Features
On-Demand-Laden von Metadaten, Leistungsdaten, 3D-Modellen und Medien
Anforderung einer Kunden-App an das Backend und Laden relevanter MRO-Tipps, Leistungsdaten von Geräten/Maschinen, 3D-Modellreferenzen und Voiceover-Anleitungen oder Anleitungsvideos.
Bild- und Objekterkennung
Computer-Vision-gestützte Erkennung von QR-Codes/Piktogrammen oder bestimmten Objekten (z. B. ein Triebwerk, eine Turbine) im Kamerabild.
Visuelle Inspektion und Bewertung
Erkennung des Zustands der erkannten Objekte mit Hilfe von trainierten Bildverarbeitungsalgorithmen (siehe Herausforderung 1 unten); Kommentare zum erkannten Zustand werden als Overlay auf dem Bildschirm des AR-Geräts angezeigt
Bewegungsverfolgung
Automatische Anpassung (Skalierung, Blickwinkel, Position usw.) von AR-Inhalten in Abhängigkeit von den Bewegungen des Technikers oder des Geräts.
Nutzen: Wie wichtig ist Augmented Reality für Unternehmen im Bereich Wartung und Reparatur?
Augmented Reality ermöglicht es den Nutzern, ihr Sichtfeld mit in Echtzeit eingeblendeten digitalen Informationen zu erweitern. Auf diese Weise können die Benutzer alle Informationen über eine Anlage oder Schritt-für-Schritt-Anweisungen, z. B. zur Reparatur einer Anlage, abrufen.
Wie Augmented Reality den Betrieb unterstützen kann
Mit AR kann die Wartung von Maschinen schneller und mit weniger Fehlern durchgeführt werden. Das verkürzt die mittlere Reparaturzeit, verbessert die Anlagenverfügbarkeit und verringert ungeplante Ausfallzeiten. Zu den spezifischen Vorteilen gehören:
- Schnellere Problemdiagnose, da weniger Zeit für die Identifizierung relevanter Komponenten und das Nachschlagen in Diagrammen aufgewendet werden muss
- Schnellere Wartungs- und Reparaturarbeiten
- Konsistente Wartungsleistung, unabhängig davon, wer sie durchführt
- Geringere Abhängigkeit von der Erfahrung der einzelnen Techniker
- Weniger Fehler bei der Installation oder Wartung
- Experten müssen nicht mehr anreisen, was Zeit und Reisekosten spart
Einige Vorteile gehen über direkte betriebliche Verbesserungen hinaus. Die Instandhaltungsfunktion ist eine Schlüsselressource in fast jedem Industrieunternehmen, aber sie steht vor zwei großen Herausforderungen. Erstens werden moderne Produktionsmaschinen immer ausgefeilter, mit fortschrittlichen Steuerungen und Sensoren, Netzwerkfunktionen und Programmierbedarf. Zweitens wird es immer schwieriger, Fachleute mit fundierten Kenntnissen in den erforderlichen Fertigkeiten zu halten und zu rekrutieren.
AR kann bei der Bewältigung der Herausforderungen im Bereich der technischen Arbeitskräfte helfen, indem es Technikern ermöglicht, an Geräten zu arbeiten, mit denen sie nicht vertraut sind. Sie kann weniger erfahrene Mitarbeiter bei der Fehlersuche, Reparatur und Wartung anleiten und bei Bedarf von externen Experten unterstützt werden. Sie bietet auch Schulungen am Arbeitsplatz, indem sie erklärt, worum es sich bei den einzelnen Ausrüstungsgegenständen handelt und wie sie mit anderen Teilen eines Systems zusammenhängen.
Auswirkungen auf Qualität
Im Hinblick auf die AR-Wartung bieten diese Tools wertvolle Konsistenz für die Beurteilung durch einen Techniker. Wo früher typische Leistungsprüfungen einen erheblichen Zeitaufwand für die manuelle Beurteilung der einzelnen Komponenten erforderten, können Techniker mit Hilfe von Augmented-Reality-Overlays für die Wartung Probleme auf einen Blick erkennen. Sie können Vergleichsfotos eines perfekt funktionierenden Systems aufrufen und sie mit den Maschinen des Kunden vergleichen oder Checklisten mit häufigen Problemen auswerten, die bei geplanten Audits immer wieder auftauchen.
Und das Beste daran ist, dass dies alles auf dem Gerät des Technikers geschieht. Der gesamte Wartungsaudit-Zyklus kann in die AR-Technologie integriert werden, um so viele Funktionen wie möglich zu rationalisieren. Unter dem Gesichtspunkt der Effizienz können sich Techniker von einer Augmented-Reality-Lösung für die Maschinenwartung nicht mehr wünschen.
Auswirkungen auf Fehldiagnosen
Diese Vorteile gelten auch für den Reparaturprozess, von der ersten Diagnose bis zur Problemlösung. In einer perfekten Welt wären die Techniker in der Lage, Probleme jedes Mal auf Anhieb richtig zu diagnostizieren. Aber wie wir alle wissen, ist unsere Welt nicht perfekt, und Fehldiagnosen von Problemen sind nur allzu häufig.
Diese Art von Fehlern führt mit der Zeit zu immer größeren Problemen, vor allem, wenn die Techniker auf dem Weg zum und vom Einsatzort sind. Jede Minute, die auf dem Weg zum Einsatzort verbracht wird, ist eine Minute, die für die Lösung des Problems genutzt werden könnte – warum also nicht ganz auf den Weg verzichten?
An dieser Stelle kommt AR ins Spiel. Selbst wenn Techniker feststellen, dass sie Informationen von der Zentrale benötigen, müssen sie nirgendwo hingehen, um sie zu finden. Alle relevanten Reparaturdaten sind über die AR-Plattform verfügbar (abhängig davon wie gut die AR-Inhaltsbibliothek aufgebaut ist). Die Erkenntnisse helfen ihnen wiederum, die Probleme schneller zu verstehen, was die Fehlerquote senkt, Ausfallzeiten vermeidet und die Betriebskosten so weit wie möglich reduziert.
Rationalisierung von Serviceleistungen und Wartung
Die Anwendungen von AR für Außendiensttechniker stehen erst am Anfang. Wir gehen davon aus, dass diese Anwendungsfälle im Laufe der Zeit weiter ausgebaut werden, um noch mehr Zugänglichkeit zu schaffen, einschließlich vollständig virtueller Konsultationen per App und sogar Selbstbedienungsoptionen, die es Kunden ermöglichen, Fehler selbst zu beheben.
Aber unabhängig von der Art der Nutzung ist es klar, dass AR-fähiger Außendienst die Möglichkeiten eines Anbieters über das hinaus erweitert, was die meisten Unternehmen derzeit anbieten. Aus Wettbewerbssicht kann dies zu großen Steigerungen der Gesamteffizienz, Rentabilität und Kundenzufriedenheit führen.
Kurzum: mögliche Vorteile durch den Einsatz zielgerichteter AR-Solutions
- Reduzierte menschliche Fehler
- Geringere Ausführungszeit
- Geringere Ausfallzeiten
- Geringere Kosten
- Erhöhte Produktivität
- Erhöhte Betriebsgeschwindigkeit
- Erhöhte Fehlerbehebungsrate
- Höherer Gewinn
Vereinfachtes Onboarding / Einlernen neuer Mitarbeiter
Augmented Reality (AR) als Technologie hat den Vorteil, dass sie einem Großteil der Generation, die derzeit ins Berufsleben eintritt, vertraut ist. Die AR-Basistechnologie, bei der Smartphone-Kameras und -Displays verwendet werden, um Grafiken und Informationen über die reale Welt zu legen, ist in Spielen wie Pokémon GO, das über 1 Milliarde Mal heruntergeladen wurde, weit verbreitet. In Kombination mit intelligenten Brillen und tragbaren Computern ist AR auch eine leistungsstarke Technologie für die industrielle Instandhaltung.
Freihändige, tragbare Geräte ermöglichen es Industriearbeitern, ihre Aufgaben sicherer, zuverlässiger und effizienter zu erledigen.
Die Anwendungen sind vielfältig, und AR kann sowohl als Schulungs- als auch als Produktivitätswerkzeug eingesetzt werden. Für die Ausbildung ist AR eine weniger immersive, aber potenziell vielseitigere Lösung als die virtuelle Realität (VR). Mit einem VR-Headset können die Mitarbeiter in eine virtuelle Welt eintauchen und beispielsweise eine realistische Fabrikumgebung nachbilden. AR kann jedoch immer noch Geräte simulieren und ihr Bild über das Headset projizieren, sodass es sich für Situationen eignet, in denen die Arbeitnehmer ihre physische Umgebung im Auge behalten müssen. Die Arbeitnehmer könnten damit sogar Aufgaben lernen oder üben, während sie im Einsatz sind.
In beiden Fällen sind die Vorteile von AR und VR für das Lernen leicht nachvollziehbar. Die Lernpyramide zeigt, dass Lernende sieben- bis achtmal mehr Informationen behalten, wenn sie eine Aufgabe üben, als wenn sie darüber lesen oder eine Vorlesung hören. AR und VR bieten Werkzeuge, mit denen Wartungsarbeiter kritische, komplexe oder seltene Aufgaben in einer realistischen, aber sicheren Umgebung üben können. In praktischen industriellen Anwendungen hat sich gezeigt, dass sich die Standardzeiten für das Erreichen der Kompetenz von Außendienstmitarbeitern von sechs auf zwei Monate verkürzen lassen.
Audiovisuelle Hilfsmittel helfen, das Gelernte besser zu behalten.
Weitere Vorteile im Zusammenhang mit Schulungsmaßnahmen:
- Schulung aus der Ferne möglich
- Geringere Reisekosten
- Schulungen jederzeit verfügbar
AR als hilfreiches Tool für den Generationenwechsel
Räumliche Entfernungen und Reisebeschränkungen haben in vielen Fällen dazu geführt, dass die Zahl der Mitarbeiter vor Ort reduziert wurde, dass nur noch wenige Mitarbeiter zur Verfügung stehen und dass verstärkt auf Fernarbeit und Zusammenarbeit gesetzt wird. Dies war jedoch ein bereits bestehender Trend in einer Reihe von Branchen.
Einerseits ist dies auf den Druck zurückzuführen, Kosten zu senken und mit weniger mehr zu erreichen. Die Senkung der Gemeinkosten bedeutet in der Regel, dass die Zahl der Mitarbeiter vor Ort reduziert wird. Es gibt aber auch noch eine andere Notwendigkeit: die Notwendigkeit, Qualifikationsdefizite und eine alternde Belegschaft auszugleichen.
In der Energiewirtschaft sind mehr als 70 Prozent der Belegschaft über 50 Jahre alt. Die Generation der Babyboomer geht in den Ruhestand und nimmt jahrzehntelange Erfahrung mit sich. An ihre Stelle treten die Millennials, die bereits jetzt die größte Generation in der allgemeinen Erwerbsbevölkerung darstellen. Die Unternehmen stehen vor einer Reihe von Herausforderungen:
Das Wissen der ausscheidenden Arbeitskräfte zu erfassen und das verbleibende Fachwissen ihrer erfahreneren Mitarbeiter zu nutzen
Weitergabe dieses Wissens und dieser Erfahrung an die Millennials, die als Generation erfahrungsbasiertes Lernen den traditionellen Methoden im Klassenzimmer vorziehen
Angesichts der zunehmenden Personalfluktuation muss dies schnell geschehen. Viele Millennials bleiben nicht lange im Job. Die Verkürzung der Zeit bis zum Erreichen von Kompetenzen maximiert ihre Zeit der produktiven Arbeit
Die Unternehmen müssen all dies tun und gleichzeitig die Qualität ihrer Instandhaltung fördern, sowohl um die Sicherheit am Standort zu fördern als auch um sich vor den massiven Kosten ungeplanter Ausfallzeiten zu schützen. Untersuchungen der häufigsten Fehlerquellen bei Wartungsarbeiten zeigen, dass ein Großteil der Ausfälle auf menschliche Ursachen zurückzuführen sind, und zwar durch drei Hauptfaktoren: unzureichende Kenntnisse, Versäumnisse des Bedieners und Fehler bei der Instandhaltung.
Technologische Herausforderungen
Herausforderungen von Augmented Reality in der modernen Wartungstechnik
Visuelle Erkennung von Maschinenteilen
Die visuelle Erkennung des Zustands von Geräten/Maschinenteilen erfordert hocheffektive Bildverarbeitungsalgorithmen, um zuverlässig zu sein.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass ein umfassendes maschinelles Lernen die hohe Genauigkeit der Bildverarbeitungsalgorithmen gewährleistet. Wir empfehlen, die Bildverarbeitungsalgorithmen auf Datensätzen zu trainieren, die Hunderttausende von branchenspezifischen Bildern mit detaillierten Beschreibungen enthalten, wodurch die Algorithmen lernen, spezifische visuelle Merkmale mit den jeweiligen Zustandsbedingungen zu assoziieren und sie in der realen Umgebung zu erkennen.
Bequeme Anwendbarkeit
Die AR-App sollte das Sichtfeld des Technikers bequem mit allen notwendigen Informationen erweitern, ohne ihn zu überfordern.
Die Praxis hat gezeigt, dass ein fortschrittliches UX- und UI-Design erforderlich ist, um den verfügbaren Platz auf den AR-Brillengläsern oder dem Bildschirm eines AR-kompatiblen Geräts geschickt zu nutzen. Um eine intuitive Navigation in AR-Software zu gewährleisten, führen wir auch mehrstufige Benutzertests durch.
„Augmented reality is going to change everything.“ – Tim Cook, CEO Apple
Warum augy.agency?
- Wir setzen auf Wissenstransfer, um transparente Beratung auf Augenhöhe zu ermöglichen
- Wir entwickeln schnell, um ein attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis zu ermöglichen: Zeit ist Geld
- Wir sagen die Wahrheit und machen keine falschen Versprechungen
- Wir lieben Technologie, unsere Leidenschaft dafür steckt an und wir arbeiten professionell
AR Programmierung
Wir konzipieren mit Ihnen gemeinsam eine erfolgreiche Augmented Reality-Lösung, die genau auf die Bedürfnisse des Anwendungsfalls zugeschnitten ist. Mit einer anwenderorientierten Benutzerführung und optimierten Usability erreichen wir den bestmöglichen Nutzen der erweiterten Realität. Mehr zu AR Programmierung
App Entwicklung
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