DFKI Augmented Reality

Augmented Reality: Die für den Einsatz benötigte Hardware umfasst lediglich ein mobiles Anzeigegerät wie etwa das hier abgebildete Google Glass und eine per Funk ange-bundene Basisstation (Standard PC).

DFKI Augmented Reality

Augmented Reality: Die für den Einsatz benötigte Hardware umfasst lediglich ein mobiles Anzeigegerät wie etwa das hier abgebildete Google Glass und eine per Funk ange-bundene Basisstation (Standard PC).

Durch Nutzung technischer Innovationen aus dem Bereich des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz ist es möglich, alle notwendigen Informationen aus der Beobachtung eines konkreten manuell ausgeführten Arbeitsvorgangs automatisch zu erfassen. Daraus lässt sich dann, ebenfalls automatisiert, eine umfangreiche, interaktive Dokumentation des Vorgangs erstellen.

Mit deren Hilfe gelingt es dann, einen neuen Benutzer durch ein geeignetes Anzeigegerät, etwa eine AR-Brille, Schritt für Schritt durch den Arbeitsvorgang zu leiten. Mögliche Ausführungsfehler, die dabei auftreten, lassen sich durch das integrierte Handtracking in Echtzeit erkennen und korrigieren.

Wie gelingt es nun, einen Schulungsvorgang mit dem Ansatz von processViews zu vereinfachen?

Die für das System benötigte Hardware setzt sich aus einer Brille, die der Werker trägt, und einer im Raum aufgestellten funkangebundenen Basisstation zusammen. Je nach Anwendungsfall lässt sich das System aber auch mit handgehaltenen Standardgeräten wie Smartphones und Tablets benutzen. Dabei gilt dann allerdings die Einschränkung, dass nicht mehr beide Hände für die eigentliche Tätigkeit frei bleiben.

Schritt 1: Ein Mitarbeiter führt den zu dokumentierenden Arbeitsvorgang durch. Dabei wird durch die in die AR-Brille integrierte Kamera der Arbeitsvorgang aufgenommen

Schritt 2: Die Software verarbeitet die Aufnahme weitgehend automatisch. Die Software erlaubt allerdings die Korrektur von Erkennungsfehlern sowie die manuelle Ergänzung der aufbereiteten Inhalte.

Schritt 3: Nach der Aufbereitung durch die Software wird der Vorgang vom System unterstützt. Für einen anzulernenden Mitarbeiter bedeutet das, dass der nächste Arbeitsschritt jeweils passend angezeigt wird. Zusätzlich erfolgt, wann immer dies möglich ist, die Validierung der Zwischenergebnisse automatisch durch das System und die Warnung der anzulernenden Mitarbeiter bei Ausführungsfehlern.

Als Ergebnis des extrem vereinfachten Erstellungsvorgangs, bei dem der Benutzer lediglich eine Referenzvideoaufnahme des Vorgangs beisteuern muss, eröffnen sich völlig neue Anwendungsfelder. Diese lassen sich folgendermaßen

DFKI Augmented Reality Assistenz

Die ins Sichtfeld überlagerte Schritt-für-Schritt Assistenz sorgt für Effektivitätssteigerungen, die nachweisbar sind.

zusammenfassen:

  • Die Erstellung interaktiver Augmented Reality Dokumentationen direkt durch die jeweiligen Fachkräfte oder Privatanwender wird ermöglicht – ohne den Umweg über sonst erforderliche 3D-Grafik-, Animations- und Tracking-Experten. Dies erlaubt die kostengünstige Erstellung umfangreicher interaktiver AR-Dokumentationsbestände durch den Kunden.
  • Infolge der stark verringerten Aufwände und Kosten lohnt sich die Erstellung nicht nur für großvolumige Projekte, sondern auch für kleinste Aufgaben. Ein Beispiel dafür aus dem Consumer-Bereich ist der Tonerwechsel am Drucker. Aus Schulungsvideos kommerzieller Hersteller ließe sich mit geringem Mehraufwand der Mehrwert einer interaktiven Anleitung generieren. Dasselbe gilt für die zahllosen Do-it-yourself Videos auf den Internet-Videoplattformen.
  • Signifikante Kostenersparnis beim Wissenstransfer: Zeitersparnis und weitere positive Effekte als Ergebnis einer Inhaltsvermittlung mit Augmented Reality wurden bereits in mehreren unabhängigen Studien nachgewiesen. Die kostengünstige Erstellung bietet zahlreiche Vorteile. So lassen sich etwa Schulungen und Trainings kostensparend gestalten, da viele Inhalte damit autodidaktisch erlernt werden können. Das bedeutet gleichzeitig auch die schnellere Implementierung neuer Prozesse.
    Derartige Kostenersparnissse ergeben sich auch beim Aufbau von (globalen) Service- und Wartungsnetzwerken, da ein lokaler Fachbetrieb mit der Durchführung betraut werden kann. Die Anreise speziell geschulter Experten kann dann entfallen. Auch der Wissenstransfer innerhalb eines Unternehmens wird effizienter: Ein (seltener) Arbeitsprozess kann mit dem System dokumentiert werden und steht darauf hin unternehmensweit als Dokumentation zur Verfügung. Zudem gelingt auf diese Art die Dokumentation von schlecht verbalisierbarem Handlungswissen.
  • Verringerte Fehlerrate: Während derzeit Fehler bei der Produktion meist zu Ausschuss führen, ließen sich durch die gebotene Echtzeit-Erkennung viele Fehler sofort beheben bzw. sie würden gar nicht erst entstehen. Vor allem neu angelernte Mitarbeiter erreichen somit bereits in der Lernphase eine hohe Gutstückrate. Das System lässt sich im Qualitätsmanagement auch zur generellen Absicherung eines (Routine-)Vorgangs einsetzen.

Ein Anwendungsbeispiel ist die Unterstützung für die Wartung und Inbetriebnahme von Landmaschinen. Das System unterstützt hier den Austausch der Bodenbearbeitungsgeräte an der Zugmaschine, indem es durch die einzelnen Schritte bei der Verbindung mit den Hydraulikschläuchen und den Stromanschlüssen führt. Am Ende der Prozedur weist das System auf die erforderlichen Kontrollen an den Spritzschutzabdeckungen der Hinterräder hin.

Auszeichnung

Hauptpreis im Wettbewerb IKT innovativ

Aufgrund des hohen Interesses seitens der Industrie wurde eine Ausgründungsfirma des Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) namens „ioXP“ vorbereitet. Sie soll die zugrundeliegende Technologie in enger Zusammenarbeit mit der Industrie zu einem praxistauglichen System erweitern und das Konzept mit Pilotkunden und Partnern aus relevanten Industriezweigen erproben.
Auf der CeBIT 2015 wurde die IOXP GmbH i.G. mit einem Hauptpreis des vom Bundeswirtschaftsministerium getragenen Wettbewerbs im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) ausgezeichnet. Das Team aus Kaiserslautern entwickelt ein interaktives Handbuch für Monteure. Die Besonderheit: Es wird weitgehend automatisiert und ohne zusätzlichen Programmieraufwand aus der Filmaufnahme eines exemplarisch ausgeführten Arbeitsvorgangs erstellt und kann auf allen Endgeräten mit Kamera und Display genutzt werden.
www.ioxp.de

Alle in diesem Projekt dargestellten Vorgänge wurden innerhalb kurzer Zeit durch Vormachen dokumentiert. Die einzige Ausnahme bilden die eingeblendeten Textmarken, die händisch annotiert wurden. Künftig soll es möglich sein, diese durch Spracherkennung während der Aufnahme zu erstellen, oder aber durch Sprachausgabe zu ersetzen.
Dr.-Ing. Nils Petersen

Kontakt: German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI GmbH)
Tel.: 0631 205753540
Email: Nils.Petersen@dfki.de
av.dfki.de