Wie der dreidimensionale Raum mit Augmented Reality (AR) die UI von morgen wird

Internet of Things, Augmented Reality (AR) und Spatial Computing sind Überschriften, die einen einzelnen aktuellen Trend beschreiben: Im Zuge der Digitalisierung verschmelzen die reale und die virtuelle Welt immer mehr miteinander. Viele Unternehmen möchten diese innovativen Technologien gerne in ihren Prozessen einsetzen, denn die Nutzung von AR-Anwendungen bietet grosse Wertschöpfungspotentiale.

Das Arbeiten mit digitalen Assistenten ohne physische Einschränkung ist eine Disruption für die Fertigung und im Lager. Sogar vor der Produktion, bereits im Engineering lassen sich physische Prototypen durch virtuelle Prototypen ersetzen, sodass Entwicklungsprozesse beschleunigt werden und gleichzeitig Kosten eingespart werden. Das Thema der Instandhaltung ist ebenfalls oft diskutiert.

Augmented Reality: Einbindung von holografischen Modellen in die Umwelt des/der User*in

Neben den Mehrwerten der Technologie ist die produktive Nutzung von AR-Apps auch mit einigen Hindernissen verbunden. Um beispielsweise ein 3D-Modell als sogenanntes „Hologramm“ darstellen zu können, muss dies in ein entsprechendes Format konvertiert werden, und das möglichst in Echtzeit. Zudem ist die Einbindung von holografischen Modellen in die Umwelt des Nutzenden ein zentraler Punkt: Sie sollen passend in der jeweiligen Umgebung dargestellt werden und z.B. Oberflächen oder Wände berücksichtigen. Entsprechende Funktionalitäten steigern die Nutzbarkeit sowie die Nutzer*in-Akzeptanz enorm. In Lösungsarchitekturen muss der Prozess stets im Zentrum stehen, nicht die Fähigkeiten der Technologie.

Kostenintensive Aktivitäten können durch den Einsatz von Spatial Computing neu gedacht werden

Die Grundlage dafür ist „Spatial Computing“, welches eine Kombination verschiedener Technologien und Konzepte ist, um die Zusammenarbeit von Menschen und Maschinen zu verbessern. Das Ziel von Spatial Computing ist es, den dreidimensionalen Raum um einen Menschen herum als „User Interface“ zu nutzen. Im Zusammenspiel mit Augmented Reality kann das z.B. bedeuten, dass die Erweiterung einer Anlage mit einem 3D-Modell in der realen Fabrik simuliert wird. Somit können Aktivitäten die eine Mensch-System Interaktion benötigen, durch den Einsatz von Spatial Computing ganz neu gedacht werden.

Doch oftmals reicht „nur“ die Einblendung der virtuellen Inhalte in den dreidimensionalen Raum der einzelnen Nutzer*innen nicht aus. Stellen Sie sich vor, dass Sie gemeinsam mit einem/ einer Kolleg*in eine Partie Schach in der Mixed Reality spielen möchten. Die Hologramme wie z.B. das Schachbrett und die Schachfiguren sollten sich nun zum einen für beide Mitspieler*innen am gleichen Ort befinden und zum anderen von beiden Mitspieler*innen bewegt werden können. Ein solches Szenario wird durch sogenannte „Anker“ ermöglicht, mit denen sich virtuelle Inhalte im dreidimensionalen Raum „fixieren“ lassen. Im Industriekontext lässt sich das Schachbrett durch ein Dashboard ersetzen, welches neben der Maschine angezeigt wird und die aktuellen Betriebsdaten sowie weitere wichtige Informationen anzeigt. Dieses Dashboard ist für alle Kolleg*innen über eine AR-App abrufbar, unabhängig ob es sich um die Microsoft HoloLens, iOS-basierte Geräte oder Android-basierte Geräte handelt und alle zeigen synchron dasselbe an.

Erkennen von realen Objekten für die Anreicherung mit virtuellen Daten als Herausforderung für Augmented Reality

Eine weitere Herausforderung ist die Erkennung von realen Objekten, um diese mit virtuellen Daten anreichern zu können. Heute wird dies oft über einen Work-Around wie z.B. QR-Codes realisiert. Diese werden mit dem AR-Device gescannt und dadurch identifiziert. Neue Services wie „Azure Object Anchors“ von Microsoft ermöglichen es, dass Objekte in der realen Welt automatisch identifiziert werden. Dabei wird zunächst der Raum mit Hilfe der Tiefenkameras des AR-Devices „gescannt.“ Wird dann beispielsweise eine Maschine erkannt, wird diese mit den vorher gelernten 3D-Modellen verglichen und so identifiziert. So wird vorher benötigte Zeit für die Ausrichtung und Platzierung der holografischen Elemente gespart, da dies nun automatisch durchgeführt wird. Für diesen Prozess ist es notwendig, im ersten Schritt entsprechende CAD-Modelle zum „Training“ zur Verfügung zu stellen. Im zweiten Schritt werden die gelernten Modelle in die AR-App integriert, sodass eine Erkennung von Maschinen auch offline möglich ist. Die „Object Anchors“ lassen sich in verschiedenen Anwendungsgebieten einsetzen:

  • Im Qualitätsmanagement zur Durchführung von visuellen Inspektionen, bei dem virtuelle Inhalte eingeblendet werden
  • In der Produktion und Instandhaltung lassen sich Schritt-für-Schritt-Anleitungen erstellen, die mit Hilfe der Anker zu der entsprechenden Anlage eingeblendet werden

Besonders spannend: Use Cases für Augmented Reality in der Life Sciences Branche

Die Pharmaproduzenten und Medizintechniker werden manchmal noch als avers zu Innovationen dargestellt. Das ist so erstmal nicht richtig, denn auch diese Unternehmen orientieren sich zunehmend an der Spitze des technischen Fortschritts. Doch stellen strenge Qualitätsanforderungen Ansprüche an eine Exzellenz, die keine technologischen Experimente zulässt. Zeitgleich sind die Qualitätsanforderungen das Korsett, dass Innovation in der Produktion und im Lager hemmt. Hier kann digitale Transformation Freiheitsgrade schaffen, welche lang ersehnt sind. Produktionsbegleitende Qualitätssicherung kann durch Spatial Computing mit AR unterstützt werden. Auch die Prozesssicherheit kann weiter forciert werden. Terminals können mobil werden und müssen gleichzeitig keine sperrige Hardware mehr sein. Die Microsoft HoloLens 2 for Industries ist sogar für Reinräume zertifiziert.

Wir arbeiten mit unseren Kunden bereits über dem Prototypstatus hinaus und optimieren die Prozesse mit dieser modernen Technologie, die endlich KI, AR und weiteren technischen Fortschritt kanalisieren.

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