Erstellen von Augmented-Reality-Apps für den industriellen Einsatz

Enterprise Augmented Reality (AR) hat Anwendungen in einer Vielzahl von Unternehmen und Branchen. Vermarkter und Verkäufer können AR als 3D-E-Commerce-Tool verwenden, um Produkte für Kunden im realen Raum zu modellieren. Chirurgen können eine AR-Brille tragen, um Patientendaten und überlagerte Diagramme auf einem Heads-up-Display abzurufen und die Hände während des Eingriffs frei zu halten. Für Unternehmen mit hohem Fertigungsaufkommen ist das industrielle Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) der bahnbrechendste Anwendungsfall für AR.

Außendienstmitarbeiter und Techniker in Fabrikhallen können die 3D-AR-Modellierung in Kombination mit Echtzeitdaten von IoT-Sensoren auf verschiedene Weise nutzen. Mithilfe einer AR-App auf Smartphones, Tablets oder Unternehmens-AR-Headsets können Mitarbeiter angeschlossene Geräte einfacher auf Probleme überwachen und routinemäßige Wartungsarbeiten durchführen, als Maschinen zu inspizieren, die manchmal schwierig oder gefährlich zu erreichen sind. AR-Headsets wie Google Glass Enterprise und Microsoft HoloLens bieten außerdem umfassende Online-Schulungen und Lernprogramme für die Montage und den Betrieb von Maschinen, für die ansonsten umfangreiche technische Handbücher und Anleitungen erforderlich wären. Für Ingenieure, Werksleiter oder alle, die mit komplexen Maschinen arbeiten - sei es eine Automobilmontagelinie, Öl- und Gasleitungen oder ein Düsentriebwerk - definiert das Unternehmen AR die Art und Weise, wie Industriearbeiter ihre Arbeit erledigen.

Die Schwierigkeit für Unternehmen besteht darin, eine AR-Erfahrung zu erstellen, die den individuellen Bedürfnissen ihrer Mitarbeiter und den industriellen IoT-Geräten entspricht, mit denen sie täglich arbeiten. PTC, ein Unternehmen für Unternehmenssoftware, verfügt auf diesem Gebiet über einen großen Erfahrungsschatz. PTC besitzt sowohl Vuforia, die beliebte AR-Entwicklungsplattform von Qualcomm, als auch die führende IoT-Entwicklungsplattform ThingWorx.

PTC hat in den letzten Jahren die beiden Plattformen ausgebaut und in eine Reihe von Tools integriert, die eine durchgängige AR IoT-Pipeline bilden. Die Lösung kann vollständig an die Anforderungen der Hardware, Software und Cloud-Infrastruktur eines Unternehmens angepasst werden. PCMag traf sich mit Mike Campbell, Executive Vice President der ThingWorx-Plattform bei PTC, um die Zusammenarbeit von ThingWorx und Vuforia zu erläutern. Campbell erklärte, wie Unternehmen alle vorhandenen Daten und Geräte in AR-Apps integrieren können. Er zeigte auch, wie das kürzlich eingeführte ThingWorx Studio von Vuforia die AR-Entwicklungsfähigkeiten mit 3D-Modellierungswerkzeugen für das industrielle IoT kombiniert.

• 1 AR zum IoT bringen

  Mit ThingWorx 8, der neuesten Version der industriellen IoT-Plattform von PTC, hat das Unternehmen mehr Funktionen zur AR-App-Entwicklung von Vuforia direkt in ThingWorx integriert. Im Rahmen eines kostenlosen Testprogramms von ThingWorx Studio hat PTC mehr als 2.000 teilnehmenden Unternehmen Zugriff auf eine native AR-Authoring- und Publishing-Umgebung in ThingWorx gewährt. Zu den Pilotunternehmen gehören Autohersteller wie Tesla, Toyota und Volkswagen, Schwermaschinenhersteller wie Caterpillar und John Deere, Technologie- und Beratungsgiganten sowie die NASA und die US-Armee.

  "Dies ist eine Fähigkeit, die jeder nutzen kann", sagte Campbell von PTC. "Wir haben das in Thingworx Studio korrigiert. Wenn Sie also AR-Erfahrungen mit Stativen machen, können Sie ein Ziel für das Stativ erstellen, das wie eine Drahtgitteransicht aussieht, und dann alles verfassen, was Sie möchten. Ziehen und Ablegen und Boom, Du hast AR."

• 2 Datenflexibilität

  Thingworx Studio wurde speziell für AR entwickelt, ermöglicht es Unternehmen jedoch, vorhandene 3D-Assets wiederzuverwenden, sodass alle vorhandenen Maschinen ihrer Fabrik problemlos in das IoT-Ökosystem eingebunden werden können. Die Plattform kann auch vorhandene Cloud-Datenquellen verarbeiten und bietet native Cloud-IoT-Integrationen mit Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure und GE Predix.

  "Jede Maschine und jedes Teil in einer Fabrik wurde vor der Herstellung in CAD modelliert. Wir können diese CAD-Daten verwenden und Kataloge von Kundenkomponenten wiederverwenden. Alle 3D-Daten, unabhängig davon, woher sie stammen, können wir wiederverwenden", so Campbell.

  "Wir können es auch einfacher machen, Daten von allen Controllern, Sensoren und Gateways abzurufen. Jede Maschine hat ihre eigenen Protokolle und Sprachen, sodass wir Technologie erworben und integriert haben, mit der wir mit all diesen Maschinen kommunizieren können. Wir unterstützen mehr." Über 150 verschiedene Protokolle werden von Tausenden von Maschinen verwendet, sodass wir in weniger als einer Stunde in eine Fabrik gehen und Daten auf Thingworx übertragen können. Wir haben ein Gerät, das aussieht wie ein kleiner Metall-Hockey-Puck, den Sie auf eine Maschine kleben können und es beginnt mit der Übertragung von Daten wie Vibrationen, Temperatur usw. direkt in ThingWorx."



3 Schritt-für-Schritt-Anleitung

Geführte AR-Anweisungen für die Montage und Demontage, Inspektion und Wartung komplexer Systeme sind eine Hauptanwendung für das industrielle IoT. Es ist auch eine Aufgabe, die wiederholbar und standardisiert werden kann. In ThingWorx 8 hat PTC außerdem drei vorgefertigte Apps veröffentlicht - ThingWorx Controls Advisor, ThingWorx Asset Advisor und ThingWorx Production Advisor - für typische industrielle Aufgaben wie die Remote-Überwachung von Ressourcen und die Verwaltung der Echtzeit-Produktionsleistung.

Campbell erklärte, wie man wiederholbare, schrittweise Anleitungen erstellt, wobei die einzigartige Mechanik einer bestimmten Maschine berücksichtigt wird. Er sagte auch, dass ThingWorx in den nächsten Monaten daran arbeitet, CAD-basiertes Tracking einzuführen, um die Notwendigkeit zu beseitigen, physische Marker vor einem AR-Objektiv zu platzieren, um das Modell zu verankern.

"Wir können schrittweise Anleitungen, die IoT-Daten enthalten, wiederverwenden und über die Cloud verfügbar machen, mit Tools, die ein bisschen wie PowerPoint-Animationen funktionieren", sagte Campbell. "Schnappen Sie sich etwas, ziehen Sie es an die gewünschte Stelle und machen Sie einen Schnappschuss. Wenn Sie dann die Anweisungen erstellen, können Sie Dinge wie" Verschrauben "mit einer vorgefertigten Animation festlegen, bei der die Schraube gegen den Uhrzeigersinn gedreht und herausgezogen wird."

"Da ist Intelligenz eingebaut, also nicht nur Drag & Drop", fuhr Campbell fort. "Es gibt auch Respekt vor der Kinematik. Wenn Sie also etwas entwerfen, geben Sie an, dass es sich um eine bestimmte Art von Gelenk oder Schieberegler handelt, und dies wird auch berücksichtigt. In einer Trainingsumgebung verwenden wir dieselben Konzepte - viele Herstellung und Inspektion - und fügen Sie die Dinge so zusammen, dass Sie sich keinen Schaltplan ansehen müssen, da vor Ihnen ein Overlay mit der Aufschrift "Diese drei Drähte müssen hier, hier und hier eingesteckt werden."



4 Native Anomaly Detection

Unter systemeigener Anomalieerkennung versteht man Echtzeitanalysen auf einem IoT-Gerät, mit denen ein Ingenieur oder Inspektor vorhersehbare Wartungsarbeiten durchführen kann. Die ThingWorx Asset Advisor-App überwacht beispielsweise physische Assets in Echtzeit aus der Ferne, um Anomalien automatisch zu erkennen und Warnungen auszulösen, um die Effizienz und Qualität zu verbessern.

"Sie haben also Ihre Maschine in der Fabrik angeschlossen", sagte Campbell. "Sie können Thingworx mitteilen, was normal ist, und dann, wenn etwas nicht normal ist, ein Ereignis auslösen, eine Warnung in der AR-App oder direkt in einem Ihrer integrierten Geschäftssysteme auslösen."



5 Erstellen Sie digitale Zwillinge

Das Konzept der Erkennung von nativen Anomalien trägt auch zur Idee eines "digitalen Zwillings" für Maschinen in Ihrer Fabrik oder in der Produktion bei. Eine der leistungsstärksten Möglichkeiten, AR in das industrielle IoT zu integrieren, ist die Möglichkeit, digitale Darstellungen Ihrer physischen Maschinen zu erstellen. Campbell erklärte, wie in ThingWorx Studio ein digitaler Zwilling erstellt wird, der Echtzeit-IoT-Daten für diese Maschine abruft, und demonstrierte dies anhand eines 3D-Modells eines Motorrads.

"Ich habe eine physische Maschine in meiner Fabrik", sagte Campbell. "Mit ThingWorx können Sie ein digitales Äquivalent erstellen, das Sie dann synthetisieren, analysieren und einen Einblick erhalten, um Maßnahmen zu ergreifen, indem Sie Geschäftssysteme wie den Start einer Aktion in einem CRM-System orchestrieren oder etwas auslösen, das Auswirkungen hat das Produkt selbst. "

"In ThingWorx Studio haben wir hier Ressourcen, eine Palette in der Mitte und Eigenschaften auf der rechten Seite. Ich kann das 3D-Modell des Fahrrads platzieren und dann unsere AR-Erfahrung dagegen erstellen", demonstrierte er. "Ich platziere virtuelle Messgeräte, wende die schrittweisen Anweisungen an und stelle sie hier mit einem Knopf zur Verfügung, damit ich zwischen einer 3D-Ansicht und einer 2D-Umgebung wechseln kann, die Sie auf einem iPad-Bildschirm sehen würden. Dann Anstatt eine Anzeige ohne Zahlen anzuzeigen, verknüpfen wir den angezeigten Wert mit Daten aus ThingWorx, um diesen digitalen Zwilling zu erstellen, in dem Sie die Batteriedaten, den Ölstand, den Reifendruck und die Temperatur in Echtzeit anzeigen können."

• 6 Erstellung von Mixed-Reality-Inhalten

  Für Entwickler und Ersteller von AR-Inhalten ist der Wert von Vuforia die Möglichkeit, Erfahrungen für jeden Formfaktor zu erstellen. Die Plattform ist über ThingWorx Studio verfügbar und unterstützt jetzt AR IoT-Apps für Android, iOS, Windows 10, Microsoft HoloLens und das umfassendere Windows Mixed Reality-Ökosystem sowie andere digitale Brillengeräte wie die von ODG und Vuzix angebotenen Unternehmens-AR-Brillen.

  Campbell erörterte insbesondere Microsoft HoloLens als leistungsstarkes Medium für Unternehmensinhalte und IoT-Apps, die mit ThingWorx und Vuforia erstellt wurden. Als ich mich auf eine HoloLens geschnallt habe, um einen Blick auf mich selbst zu werfen (siehe einige Dias zuvor), sah ich dasselbe AR-Motorradmodell mit HoloLens-spezifischen Gestensteuerungen und visuellen Anweisungen vor mir. Campbell hat auch eine Demo geladen, mit der ich alle Komponenten eines Generators zusammenbauen und zerlegen konnte.

  "Wir möchten den 3D-Inhalt des Industrieunternehmens auf HoloLens und all diesen Geräten veröffentlichen", sagte Campbell. "Sehen Sie sich die erweiterten Arbeitsanweisungen zum Austausch des Luftfilters in einem Caterpillar-Generator an. Diese Art von interaktiven Schulungs- und Service-Anwendungsfällen reichen von Marketing und Verkauf (wie dieser Generator aussieht und wie er auf meine Baustelle passt) bis hin zur Bedienung Sie können ihn zerlegen und mit einem Lufthahn wieder zusammenbauen. "

  "Die Leute bei Microsoft sind aufgeregt, was wir tun, weil sie ein Problem haben. Sie haben diese fantastischen neuen Geräte, aber die Herausforderung bleibt, Inhalte für sie zu erstellen", fuhr Campbell fort. "Aus diesem Grund haben sie 3D Paint und all diese Dinge eingeführt. Aus PTC-Sicht handelt es sich lediglich um Hardware. Es geht uns nur darum, die Software und eine Plattform für die Stromversorgung dieser Software bereitzustellen, sodass es uns egal ist, was Sie verbrauchen möchten Es spielt keine Rolle, ob iPhone, iPad oder Android-Gerät. Es geht nur darum, den Inhalt so einfach wie möglich zu machen."

• 7 Alles zusammenfügen

  Eine der größten Herausforderungen beim industriellen IoT ist die Standardisierung von Daten im Unternehmensmaßstab. Große Unternehmen und Fertigungsbetriebe müssen diese IoT-Endpunkte in alle vorhandenen Systeme einbinden und eine Daten-Pipeline einrichten, um auf alle diese Daten reagieren zu können. Andernfalls ist die AR-Erfahrung nicht an einen konkreten Wert gebunden und kann keinen ROI für das Unternehmen bringen.

  Für eine Plattform wie ThingWorx bedeutet dies, Hardware, Software und Datenintegration zu einer ganzheitlichen Lösung zusammenzuführen, die jedes Unternehmen an seine Bedürfnisse anpassen kann. Damit industrielles IoT und AR zusammenarbeiten können, benötigen Sie Tools, die Unternehmen die gesamte manuelle Komplexität ersparen.

  "Wenn Sie nichts haben, haben wir einen Stapel von oben nach unten", sagte Campbell. "Wenn Sie über bereits sensorgesteuerte Computer, ein Gerät mit Telematikfunktionen oder Produktdaten in der Cloud mit Azure oder AWS verfügen, können wir Sie dabei unterstützen, geschäftliche Erkenntnisse und spezifische Anwendungsfälle zu gewinnen. "

  "Wir stellen fest, dass AR eine neue Art der Kommunikation ist, eine neue Sprache, ein neues Kommunikationsmedium", fuhr Campbell fort. "Wir wissen, wie man Desktop-Apps, Web-Apps und mobile Apps erstellt, aber niemand weiß, wie man AR-Apps erstellt. Es ist eine völlig neue Welt. Man muss in der Lage sein, schnell zu iterieren. Und Tausende von Dollar und Menschen auszugeben." -Stunden, nur um etwas nicht ganz richtig zu machen, ist ziemlich schmerzhaft. Mit dem ThingWorx Studio-Tool können Sie das Zeug schnell durchdrehen, testen und optimieren."