Innovative Formen der Kundenberatung, Fernunterstützung beim Kundenservice vor Ort und schnellere Abstimmungen auf der Baustelle.
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Das Bauwerksdatenmodell ist eine Methode zum kollaborativen Arbeiten, auch unter BIM (Building Information Modeling) bekannt. Es wird ein digitaler Zwilling vom Bauwerk erstellt, mit dem alle arbeiten. Dort werden Informationen zum Bauwerk hinterlegt und können über den gesamten Lebenszyklus abgerufen werden – von der Konzeption, Planung und Realisierung bis zur Nutzung und dem Rückbau.
Vorteile für Ihren Handwerksbetrieb
Ein Bauwerksdatenmodell ist ein digitales Modell, das mit der Arbeitsmethode BIM (Building Information Modeling) erstellt wird. BIM bedeutet, dass alle relevanten Daten eines Bauwerks in einem virtuellen Bauwerksdatenmodell integriert und vernetzt werden und zwar während des gesamten Lebenszyklus des Gebäudes – also von der Konzeption, Planung und Realisierung bis zur Nutzung und dem Rückbau.
Es handelt sich also um eine digitale Darstellung der physischen und funktionalen Eigenschaften eines Gebäudes oder Infrastrukturprojekts. Es dient als gemeinsames Wissensreservoir für Informationen über ein Bauwerk, das eine zuverlässige Grundlage für Entscheidungen bildet, und das über den gesamten Lebenszyklus hinweg genutzt werden kann.
Die Methode BIM ermöglicht es, Gebäude virtuell zu entwerfen und zu verwalten. Es geht über die reinen grafischen Daten hinaus und enthält auch Informationen zu Kosten, Terminplänen, Leistungsanforderungen, Umweltauswirkungen und mehr.
Durch die Nutzung von BIM können Handwerksunternehmen nicht nur genaue 3D-Modelle eines Bauwerks einsehen, Sie können daraus auch Leistungsverzeichnisse generieren oder Terminpläne nutzen. Das Bauwerksdatenmodell ermöglicht es, mit den anderen Stakeholdern effizient zu kommunizieren und zu kooperieren. Darüber hinaus sind alle Daten im Modell in Echtzeit verfügbar und es gibt keinen „alten“ Plan mehr.
Werkzeuge und Zubehör zur Umsetzung
Zum Arbeiten mit der Methode BIM werden zum Einsehen der Daten sogenannte BIM-Reader benötigt. Sollten detaillierte Modelle erstellt werden, die sowohl die geometrischen als auch die zeitlichen oder kostenbezogenen Aspekte eines Bauwerks abbilden können, sind spezielle BIM-Werkzeuge notwendig. Dabei handelt es sich um
Anwendungsbeispiele
Indem Sie die Arbeitsmethode in Ihr Handwerksunternehmen integrieren, fördern Sie eine effiziente, transparente und kollaborative Arbeitsumgebung, die die Projektqualität und -effizienz steigern kann. Dies unterstützt nicht nur die interne Zusammenarbeit, sondern verbessert auch die Kommunikation mit externen Partnern wie ArchitektInnen, Ingenieurinnen und Bauverantwortliche.
Strategie zur Umsetzung
Hier sind einige Schritte, die bei der Implementierung helfen können:
CAD-Software hilft dabei, digitale Modelle, Baupläne und technische Zeichnungen zu erstellen: von der Garten- über die Gebäudeplanung bis zur Konstruktion von Möbelstücken. Je nach Software ist die Visualisierung in 2D, 3D oder als Bauwerksdatenmodell möglich.
Vorteile für Ihren Handwerksbetrieb
CAD steht für „Computer-Aided Design“, was übersetzt „rechnergestütztes Konstruieren“ bedeutet. CAD-Software wird genutzt, um technische Zeichnungen, Baupläne oder Designentwürfe digital zu erstellen und zu bearbeiten. Diese Technologie ist eine wichtige Hilfe im Handwerksbereich, weil sie das Entwerfen, Planen und Optimieren von Projekten stark erleichtert.
Die CAD-Software wird in Handwerksunternehmen zur Erstellung von Planungsunterlagen, zur Visualisierung von Projekten für KundInnen und zur internen Abstimmung von Bau- und Fertigungsprozessen genutzt.
Werkzeuge und Zubehör für die Umsetzung
Sie benötigen zunächst eine CAD-Software. Verschiedene Anbieter bieten Softwarelösungen an, die speziell auf die Bedürfnisse kleiner und mittelständischer Unternehmen zugeschnitten sind. Hierbei gibt es sowohl cloudbasierte als auch lokal installierbare Lösungen.
Darüber hinaus ist für den Einsatz ein leistungsfähiger Computer notwendig, der dafür sorgt, dass die meist sehr datenintensive Software flüssig läuft. Bei einer Cloudanwendung brauchen Sie eine Internetverbindung.
Anwendungsbeispiele
Eine CAD-Software kann für alle 2D- und 3D-Planungen eingesetzt werden. Die Anwendungsspanne reicht vom Entwurf von Straßenführungen inklusive Gradienten und Kurven bis zur Erstellung von 3D-Modellen für komplexe Schalungen.
Mit einer CAD-Software können Handwerksbetriebe nicht nur ihre Planungs- und Entwurfsphasen optimieren, sondern auch die Kommunikation mit Kunden und Partnern durch visuell ansprechende und präzise Modelle und Pläne verbessern. Dies fördert ein effizienteres und qualitativ hochwertigeres Arbeiten und ermöglicht es, Projekte klar und verständlich zu präsentieren.
Strategie zur Umsetzung
Ermitteln Sie, welche Anforderungen Sie an die CAD-Software haben bzw. welche Planungen umgesetzt werden sollen und stellen Sie sicher, dass ein leistungsfähiger Computer zur Verfügung steht, der den Anforderungen der Software entspricht. Darüber hinaus sollte das Personal im Umgang mit der Software geschult werden, um diese effizient bedienen zu können.
Die Technologie des Digitalen Zwillings im Handwerk
Auf dieser Themenseite zeigen wir, was hinter der Technologie des „Digitalen Zwillings“ steckt und welches Potential sich daraus für Ihren Handwerksbetrieb bzw. Ihr Gewerk ergibt. So viel sei schon hier verraten: Digitale Zwillinge machen Design, Erstellung, Nutzung und Wiederverwertung von Produkten effizienter und bieten vielfältige Chancen, um Prozesse zu verbessern und neue Geschäftsmodelle zu entwickeln.
Themenheft „Die Technologie des Digitalen Zwillings im Handwerk“
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Was ist ein Digitaler Zwilling?
Ein Digitaler Zwilling ist das virtuelle „Abbild“ eines realen Objektes. Er enthält Informationen über dessen Maße, Material oder Verhalten. Auch Bedingungen wie Physik oder Mechanik werden abgebildet. Das reale Objekt kann ein materielles oder immaterielles Gut, z. B. ein Produkt, eine Anlage oder ein Prozess sein.
Der Digitale Zwilling und das reale Objekt stehen über den Austausch von Daten miteinander in Verbindung. Die Verbindung kann manuell oder automatisiert sein, wenn das reale Objekt über Sensoren verfügt (Internet der Dinge). Die Sensoren messen den Zustand, die Arbeitsbedingungen, die Position oder den aktuellen Status des realen Objekts.
Durch Software werden die generierten Daten gesammelt, analysiert und verarbeitet. Auf Grundlage der Daten sind beispielsweise Vorhersagen über den zukünftigen Zustand des realen Objektes möglich, was sich z. B. auf Wartungszyklen auswirkt.
Eine Änderung des realen Objektes beeinflusst den Zustand der virtuellen Einheit. Dabei werden Daten synchronisiert. Der Digitale Zwilling kann aber auch die Entwicklung des realen Objekts beeinflussen und steuern. So entwickeln sich die Virtuelle Einheit und das reale Objekt gemeinsam weiter.
Ein Beispiel stellt Building Information Modelling (BIM), auch Bauwerksmodellierung genannt, dar. Gebäude werden hier vor dem Baubeginn als virtueller Prototyp entworfen. Alle relevanten Planungsdaten werden so frühzeitig in den Entwicklungsprozess einbezogen. Während der Bauphase werden Echtzeitdaten aufgezeichnet, in das Modell eingepflegt und aktuelle Informationen über den Baufortschritt Beteiligten zugänglich gemacht. Durch diese Offenheit werden nachträgliche Anpassungen, die arbeits- und kostenintensiv sind, stark reduziert.
Ein weiteres Beispiel sind Online-Routenplaner, die das virtuelle Abbild eines Straßennetzwerks in Echtzeit darstellen. Eine Routenplaner-App, die auf Navis oder Mobiltelefonen läuft, ist die Schnittstelle zwischen realem Objekt und virtueller Einheit. Die Software kann automatisiert Staulagen identifizieren, indem sie den Standort von Verkehrsteilnehmenden auswertet. Auf deren Basis wird der Zustand des Digitalen Zwillings, also des Online-Routenplaners, aktualisiert und die Routenempfehlungen für beispielsweise Planungen von Auslieferungen werden optimiert.
Digitale Zwillinge sind vielfältig und umfassen zahlreiche Technologien bzw. Konzepte, z. B. das Internet der Dinge (IoT), Vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance), Big Data oder Künstliche Intelligenz (KI).
Eine Anwendung des Digitalen Zwillings im Handwerksbetrieb kann viele Formen annehmen und sowohl einfach als auch komplex sein, je nach Anwendungsbereich. Dabei geht der Digitale Zwilling über die rein virtuelle Abbildung realer Objekte (Digitales Modell) oder die Sammlung von Daten (Digitaler Schatten), z. B. bei der Aufzeichnung der Historie einer Anlage, hinaus und eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten.
Tipp: Im Mittelstand-Digital Zentrum Handwerk können sie sich über viele der Technologien, die Digitale Zwillinge ausmachen, informieren und sie hautnah erleben.
Welche Vorteile bieten Digitale Zwillinge fürs Handwerk?
Digitale Zwillinge können Betriebe dabei unterstützen, Produktionsprozesse effizienter zu gestalten, die Produktqualität zu steigern oder den Einsatz von Ressourcen zu optimieren. Gerade im Kontext steigender Preise und knapper Materialien kann der Digitale Zwilling durch Simulation, Modellierung und Optimierung in Bereichen wie Produkt oder Produktion Mehrwert schaffen. Auch die Entwicklung oder Integration neuer Geschäftsmodelle ist möglich.
Verbesserung der Phasen des Lebenszyklus von Produkten
Im Lebenszyklus komplexer Produkte mit den Phasen Design, Erstellung, Nutzung und (Wieder-) Verwertung eröffnet der Digitale Zwilling vielfältige Einsatzmöglichkeiten für Handwerksbetriebe.
Komplexe Produkte können beispielsweise Bauwerke, Maschinen oder Anlagen sein und für Gewerke aus den Bereichen Elektronik, Mechatronik, Bau, Medizintechnik, KFZ, Produktion oder für Gewerke mit Industrienähe interessant sein. Für die Entwicklung Digitaler Zwillinge ist es außerdem wichtig, eine Daten-Durchlässigkeit sicherzustellen (wie das Zusammenspiel oder die Weiterverwendbarkeit von Daten aus unterschiedlichen Quellen) und zu gewährleisten, dass der Datenaustausch über die gesamte Produktlebenszeit hinweg möglich ist.
Einsatzszenario 1: Design von Produkten
Beim Design von Produkten können mithilfe Digitaler Zwillinge bestimmte Anforderungen schnell und unkompliziert digital erprobt werden, ohne am physischen Produkt arbeiten zu müssen.
Hierzu gehören z. B. regulatorische, physikalische, produktionsrelevante und weitere Anforderungen. Durch die frühe Beseitigung von Fehlern werden Kosten reduziert, Einstellungen und Funktionalitäten angepasst und die Qualität gesteigert. Der Digitale Zwilling kommt dadurch dem idealen Soll-Zustand des späteren Produktes immer näher.
Regulatorische Anforderungen beziehen sich beispielsweise auf die Einhaltung von Bauvorschriften oder den Einsatz von Materialien. Diese können durch Building Information Modeling vorab geplant und geprüft werden.
Der technische Übergang von einem Digitalen Modell zu einem Digitalen Zwilling ist dabei jedoch fließend. Ein Digitaler Zwilling entfaltet dann sein volles Potenzial, wenn er bestehende reale Objekte kopiert und diese erweitert, z. B. bei einem An- oder Umbau eines Bauwerks oder der Erweiterung einer existierenden Anlage.
Einsatzszenario 2: Erstellung von Produkten
Sobald der Digitale Zwilling entworfen und optimiert wurde, wird auf dieser Basis ein reales Produkt erstellt. Erfolgt die Erstellung des Produkts in mehreren Schritten, spiegelt der Digitale Zwilling immer den aktuellen Produktions- bzw. Baustatus wieder und kann insbesondere im Qualitätsmanagement unterstützen.
Im Bauwesen stellt ein Digitaler Zwilling das virtuelle „Abbild” eines Bauwerks im aktuellen Bauzustand dar. Er kann beispielsweise genutzt werden, um Baufehler zu erkennen oder um bewusste Abweichungen vom eigentlichen Bauplan zu dokumentieren, die während der Bauphase auftreten. Hierdurch wird unter anderem nachvollziehbar, wo Verkabelungen oder Rohrleitungen tatsächlich verlaufen.
Das Zusammenspiel unterschiedlicher Gewerke oder die Überwachung kritischer Baubereiche wird durch den Digitalen Zwilling erleichtert oder erst ermöglicht. Das digitale Abbild stellt außerdem sicher, dass die detaillierten Baudaten bei der späteren Nutzung des Gebäudes weiterverwertet werden können.
Einsatzszenario 3: Nutzung von Produkten
Bei der Nutzung von Produkten bietet der Digitale Zwilling unter anderem Vorteile bei der Analyse und Überwachung. So können beispielsweise Probleme identifiziert werden, bevor sie auftreten, wodurch Instandhaltungsmaßnahmen wie Reparaturen, der Austausch von Elementen oder das Fetten von Maschinen intelligent geplant und vorhergesagt werden können. Werden beispielsweise Ersatzteilkataloge mit dem Digitalen Zwilling verknüpft, sind unter anderem Nachbestellungen deutlich einfacher.
Sensortechnologie hilft dabei, Objekte wie Kraftfahrzeuge oder Maschinen zu überwachen, Unregelmäßigkeiten zu erkennen und frühzeitig Mitarbeitende für Reparaturen einzuplanen. Service- oder Instandhaltungstermine im Betrieb oder vor Ort werden exakt zum richtigen Zeitpunkt durchgeführt, wodurch Personal- und Ressourcen eingespart werden.
Auch im Bereich Smart Home können Digitale Zwillinge dabei unterstützen, Geräte oder Anlagen intelligent miteinander zu vernetzen, individuell an Nutzungszwecke anzupassen oder Wartungszyklen vorauszusagen.
Einsatzszenario 4: (Wieder-) Verwertung von Produkten
Digitale Zwillinge werden auch für den optimalen Rückbau von Anlagen oder Bauwerken eingesetzt. Hier liefern sie hilfreiche Informationen und unterstützen die bestmögliche Wieder- und Weiterverwendung.
Macht ein Digitaler Zwilling in Ihrem Betrieb im Bereich von Produktlebenszyklen Sinn? Mit diesen Fragen finden Sie es heraus.
Einsatzszenario 5: Optimierung der Produktion und Erprobung neuer Komponenten
Produktionsanlagen können als Digitale Zwillinge digital nachgebaut werden. Die reale Anlage wird mit Sensoren ausgestattet und mit dem Digitalen Zwilling vernetzt. Die gesammelten Daten ermöglichen es, Vorschläge zu entwickeln, wie sich Abläufe optimieren lassen. Mithilfe des Digitalen Zwillings kann die Produktionsweise der realen Anlage teilweise direkt angepasst werden.
Außerdem können neue Komponenten und deren Zusammenspiel mit einer bestehenden Produktionsanlage durch sogenannte eine „Virtuelle Inbetriebnahme“ getestet werden, ohne das Tagesgeschäft zu beeinflussen.
Auch für Schulungsszenarien ergeben sich neue Möglichkeiten. Auszubildende können beispielsweise erproben, wie Fehlplanungen wirken, da der Digitale Zwilling die Produktionsanlage in ihrer realen Gestalt und Funktionsweise abbildet.
Tipp: Daten am realen Objekt, die gesammelt werden, verbessern den Digitalen Zwilling. Je mehr Daten vorliegen, desto realistischer kann der Digitale Zwilling reales Verhalten simulieren.
Einsatzszenario 6: Prozesse effizienter gestalten
Nicht nur steigende Energiepreise und eine erhöhte Nachfrage verlangen eine effiziente logistische Planung. Auch bei der Kundschaft sind die Erwartungen an eine schnelle und zeitgenaue Lieferung und Montage hoch. Ein Digitaler Zwilling kann den aktuellen Stand der Auslastung von z. B. einem logistischen Prozess oder einer Fahrzeugflotte abbilden. Basierend darauf können verschiedene Szenarien simuliert werden, um die Auslastung weiter zu verbessern.
Auch die Verbesserung innerbetrieblicher Abläufe ist denkbar, indem z. B. Ersatzteilbestände auf Basis der Überwachung von Anlagen optimiert und zeitnah aufgefüllt und so Ausfallzeiten und Verzögerungen reduziert werden.
Einsatzszenario 7: Neue Geschäftsmodelle entwickeln
Digitale Zwillinge eignen sich auch, um neue Geschäftsmodelle, Geschäftsfelder und Einnahmequellen zu erschließen. Besonderes Potential bietet die Zusammenarbeit mit externen Partnern, beispielsweise in der Industrie. Werden dort bereits Digitale Zwillinge eingesetzt, kann der eigene Betrieb z. B. Dienstleistungen wie Überwachung und proaktive Instandhaltung anbieten.
Betriebe verkaufen dann keine physischen Produkte, sondern bieten Serviceverträge, die die Funktionsfähigkeit von Produkten und Anlagen sicherstellen. Dies kann für Betriebe einen Wechsel von Einzelaufträgen hin zu dauerhaften Serviceverträgen auf Basis von Sensorwerten bedeuten. Bei Heizungen oder Rauchmeldern sind erste Entwicklungen dieser Art bereits erkennbar. Instandsetzungsaufträge werden bei Bedarf automatisch ausgelöst.
Aber auch die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle von z. B. Banken auf Basis Digitaler Zwillinge ist für handwerkliche Betriebe relevant. So bieten manche Banken Kredite an, die auf Grundlage der tatsächlich genutzten Maschinenleistung abbezahlt werden (pay-per-use). Die Maschinenleistung muss hierfür allerdings (von Handwerksbetrieben) überwacht und dokumentiert werden.
Welche neuen Geschäftsmodelle kann Ihr Betrieb auf Basis Digitaler Zwillinge aufbauen? Mit diesen Fragen finden Sie es heraus.
Wie starte ich mit dem Thema Digitaler Zwilling in meinem Betrieb?
Als Betrieb sollte man sich zuerst die Frage stellen, welche Einsatzszenarien den größten Mehrwert für den eigenen Betrieb bieten. Sobald der Einsatzzweck feststeht, hat man verschiedene Möglichkeiten.
Der einfachste Weg besteht darin, bereits bestehende Digitale Zwillinge zu nutzen, sei es in der Industrie oder beim Kunden, und daraus ein neues Geschäftsmodell abzuleiten. Viele Betriebe nutzen z. B. bereits Software von Anlagenherstellern oder bestimmten Produkten wie Heizungen und Photovoltaikanlagen, die Funktionen eines Digitalen Zwillings bieten.
Eigenständige Entwicklung Digitaler Zwillinge
Die eigenständige Entwicklung eines Digitalen Zwillings eignet sich vor allem für Betriebe, die bereits über ein hohes Digitalisierungsniveau verfügen. Hier sollte zunächst überlegt werden, welches neue Produkt bzw. welche Dienstleistung angeboten werden soll und welche IT und Sensorik hierfür nötig sind.
Software mit vorgefertigten Systembausteinen ermöglicht einen eher niederschwelligen Zugang. Nutzt man hingegen Modellierungs- oder Simulationssoftware, ist der Gestaltungsspielraum größer, aber es sind auch eine längere Einarbeitung bzw. Vorkenntnisse nötig.
Empfehlenswert sind Kooperationen mit IT-Unternehmen, um evtl. gemeinschaftliche Angebote zu entwickeln und potenziell bestehendes Silodenken zu überwinden. Durch z. B. einheitliche Datenstandards oder die Anbindung an Datenplattformen profitiert der einzelne Betrieb unmittelbar.
Manche Arten von Digitalen Zwillingen können auch relativ einfach durch das digitale Aufmaß realer Objekte erstellt werden.
Beauftragung eines Dienstleisters
Es ist auch möglich, einen Digitalen Zwilling durch einen Dienstleister erstellen zu lassen. Vor der Umsetzung werden alle Details gemeinsam Schritt für Schritt besprochen, um individuelle Wünsche zu berücksichtigen.
Wie sieht die Zukunft von Digitalen Zwillingen im Handwerk aus?
Digitale Zwillinge und deren Anwendungsfälle können individuell sehr unterschiedlich sein. Hier eine Übersicht aktueller und zukünftiger Einsatzbereiche:
Die Technologie des Digitalen Zwillings entwickelt sich aktuell insbesondere in Industrie- und Wirtschaftszweigen schnell, die an das Handwerk angrenzen. Es kann daher bereits in wenigen Jahren neue Lösungen auf dem Markt geben, an die heute noch nicht zu denken ist. Prüfen Sie daher regelmäßig, ob Digitale Zwillinge für Ihren Betrieb einen Mehrwert bieten.
Wo erhalte ich Unterstützung?
Sie haben schon eine erste Idee, wie ein Digitaler Zwilling Ihren Betrieb weiterbringen oder ein neues Geschäftsmodell etablieren könnte? Sprechen Sie mit den Profis vom Mittelstand-Digital Zentrum Handwerk über die Details und mögliche Einsatzszenarien. Wir freuen uns auf Sie!
Kontaktieren Sie uns unter info@handwerkdigital.de
Weiterführende Links
Ansprechpartner
Stephanie Schumacher Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR)
Mittelstand-Digital Zentrum Handwerk
Tel. 02203 601-1115
s.schumacher@dlr.de
https://handwerkdigital.de/partnerseite-dlr
Bei AR (Erweiterte Realität) wird die reale Welt um digitale Informationen im Sichtfeld ergänzt. Das geht mobil per Smartphone, Tablet oder Datenbrille. AR-Technologie unterstützt so bei der Montage und Reparatur von Geräten und Maschinen mit kritischen Informationen und ermöglicht es, Fachexperten aus der Ferne zuzuschalten.
Vorteile für Ihren Handwerksbetrieb
Erweiterte Realität (engl. Augmented Reality, AR) ist eine Technologie, die die physische Welt, die wir sehen, mit digitalen Informationen und Darstellungen überlagert und damit erweitert. AR wird oftmals über mobile Endgeräte wie Tablets und Smartphones oder spezielle AR-Brillen ermöglicht.
Auf den Displays dieser Geräte werden neben einem Kamerabild der realen Umgebung weitere Objekte so eingeblendet, dass sie sich in die reale Umgebung einfügen und diese ergänzen. Daher der Begriff „Erweiterte Realität“. Bekannte Anwendungen sind z. B. Einblendungen der Torentfernung bei einem Freistoß in einem Fußballspiel. Auch bei dem Spiel „Pokemon Go“ wird diese Methode verwendet.
Datenbrillen bieten die Möglichkeit, wichtige Informationen wie Bilder, Texte und Videos direkt auf Brillengläser ins Sichtfeld des Nutzers zu projizieren. Die reale Umgebung ist dabei weiterhin sichtbar und beide Hände bleiben frei. Die Brillen verfügen in der Regel über Kameras, die das Blickfeld des Nutzers per Internet übertragen.
Im Handwerksbereich kann AR-Technologie zum Beispiel dazu genutzt werden, um Konstruktionspläne direkt in die Umgebung zu projizieren oder um in Echtzeit Objekte, Daten und Maße im Raum zu visualisieren.
Video: https://www.youtube.com/watch?v=rw4-ECtMuxY
Video: Aufbruch in die 3. Digital-Dimension – AR und VR im Handwerk
Werkzeuge und Zubehör zur Umsetzung
Für den Einsatz von Erweiterter Realität im Handwerk sind bestimmte Werkzeuge und Zubehörteile notwendig. Hierzu gehören:
Anwendungsbeispiele
Unterstützung bei Montage, Instandsetzung und Kundenservice
Erweiterte Realität unterstützt HandwerkerInnen bei Montagen und Serviceleistungen im Außendienst. Wenn ein Monteur beispielsweise die Kamera des Smartphones auf ein zu reparierendes Gerät hält, werden automatisch Serviceinformationen und Montageanleitungen auf dem Display des Smartphones angezeigt. Dies geschieht durch Apps, die Objekte per Bilderkennung identifizieren und benötigte Dokumente einblenden.
Wichtige Informationen können auch direkt auf einer Datenbrille im Sichtfeld der Person vor Ort eingebunden werden. So bleiben beide Hände frei. AR kann so dabei helfen, Prozesse effizienter und fehlerfreier zu gestalten.
Erfolgsgeschichte: AR-Technologien verbessern den Service und Kundendienst in einem Betrieb aus dem Bereich der Elektrotechnik.
Wichtige Informationen direkt im Sichtfeld einblenden
Datenbrillen bieten speziell denjenigen Gewerken Vorteile, die eine Serviceleistung beim Kunden vor Ort erbringen wie Heizungsbau, Anlagenbau, Elektrotechnik etc. Zudem ist eine Anwendung in Gewerken von großem Interesse, in denen mit gefährlichen (z. B. chemischen) Stoffen gearbeitet wird und bei denen die Bedienung von Smartphones oder Tablets (z. B. durch die Verwendung von Handschuhen) nicht möglich ist. Wer eine Datenbrille verwendet, hat immer beide Hände frei.
Neben der Möglichkeit, sich benötigte Informationen auf der Brille anzeigen zu lassen, kann auch ein Videoanruf auf die Datenbrille projiziert werden, um z. B. externe ExpertInnen zur Unterstützung einzubinden. Diese können außerdem Markierungen, Pfeile und Hinweise direkt in das Sichtfeld der Datenbrille einzeichnen.
Visualisierung von Kundenwünschen
Aber auch bei der Kundschaft kann AR-Technologie eingesetzt werden. Hier ist der Einsatz zum Beispiel in der Kundenberatung möglich, denn die reale Welt wird durch digitale Informationen im Kamerabild auf dem jeweiligen Display ergänzt. Dabei werden virtuelle Objekte in Echtzeit an bestimmten Positionen im Raum platziert. Nach diesem Prinzip kann auch ein Waschbecken oder jedes andere Produkt über das bestehende Inventar eines Raumes gelegt werden. Durch den zusätzlichen visuellen Reiz kann sich der Kunde oder die Kundin ein besseres Bild verschaffen.
Die AR-Technik bietet gerade denjenigen Gewerken Vorteile, die eine Serviceleistung beim Kunden vor Ort erbringen und zwar durch Produktvisualisierung und die virtuelle Instandsetzung.
Unterstützung in der Aus- und Weiterbildung
Hier kann die AR-Technik eine Unterstützung sein, indem bei der Arbeit mit neuen Geräten und Maschinen mithilfe kameragestützter Objekterkennung automatisch Montage- oder Bedienungsanleitungen oder animierte Darstellungen, 3D-Visualisierungen, Explosionszeichnungen und Videos eingeblendet werden.
Ein Meister kann auch problemlos aus der Ferne unterstützen, indem er Objekte und Informationen im Sichtfeld des Auszubildenden oder Gesellen anzeigt oder sich per Video dazuschaltet.
https://www.youtube.com/watch?v=_VWn9CK0gm8
Strategie zur Umsetzung
Die Implementierung von Augmented Reality im Handwerksbetrieb erfolgt normalerweise in mehreren Schritten:
Bedeutung von virtuellen und erweiterten Realitäten für Unternehmen
Den Technologien der virtuellen Realität wird eine Schlüsselrolle für die erfolgreiche Digitalisierung und den Übergang zum Handwerk 4.0 zugeschrieben. Die benötigten Hard- und Softwarekomponenten haben sich von kostenintensiven und hochkomplexen Spezialinstallationen zu intuitiv nutzbaren, für einen breiten Kundenkreis verfügbaren Standardtechnologien entwickelt. Damit ist es jedem möglich, in virtuelle Welten einzutauchen, Produkte zu entwickeln und zu testen, mit Personen und Systemen zu interagieren bzw. neue Qualifikationswege zu beschreiten.
Erweiterte Beschreibung der Technik
Allgemein wird die gleichzeitige Darstellung und Wahrnehmung der Wirklichkeit (Realität) und ihrer physikalischen Eigenschaften in einer in Echtzeit von Computern generierten interaktiven virtuellen Umgebung als virtuelle Realität (VR, engl. Virtual Reality) bezeichnet. Wird die physisch existierende Realität durch virtuelle Realitäten erweitert, spricht man von erweiterter Realität (AR, engl. Augmented Reality) oder auch gemischter Realität (MR, engl. Mixed Reality).
Bei VR-Anwendungen wird der Nutzer weitestgehend in das Computermodell eingebunden, d.h., er wird von dem Modell umschlossen und kann sich frei darin bewegen. Neben der visuellen Rundumsicht wird meist auch eine entsprechende akustische Realität generiert. Um sich in den Welten der virtuellen Realität bewegen und mit ihr interagieren zu können, stehen verschiedene Manipulations- und Erfassungstechniken zur Verfügung. Es gibt auch einige wenige Systeme, die in Ansätzen den menschlichen Tastsinn und die Gleichgewichtswahrnehmung für die Abbildung der virtuellen Realität einbeziehen.
Im Gegensatz dazu wird bei AR-Anwendungen die existierende Realität nur teilweise durch eine generierte virtuelle Realität ergänzt. Dementsprechend sind die Modelle kleiner und beschränken sich üblicherweise auf 3D-Modelle, Bilder, Informationen und Texte, die sich im Regelfall an realen Objekten ausrichten und sie überblenden. Die Realisierung erfolgt meist über Laptops, Smartphones, Tablets oder spezielle Datenbrillen.
Entwicklungstendenzen.
Bis vor wenigen Jahren konnten VR-Anwendungen fast ausschließlich nur in hochtechnisierten Laboren mit Spezialhardware und dem damit verbundenen Personal- und Kostenaufwand realisiert werden. Die fortwährende Performancesteigerung von Prozessoren und Grafikkarten bei gleichzeitig immer kompakterer Bauweise sowie die umfassende Durchdringung des Privatkundenmarktes mit Smartphones und Smartwatches, Kameras, Tablets und Laptops führten dazu, dass jeder in der Lage ist, VR- und AR-Anwendungen mit geringem Aufwand selbst zu erstellen.
Beispiele dafür sind:
AR, Apps auf Smartphones und Tablets zeigen Informationen zu interessierenden Objekten an, Datenbrillen blenden Web- und Applikationsinhalte in das Sichtfeld des Nutzers ein:
VR, 360°-Kameras und Head-Mounted-Displays (HMD)
Welche Vorteile ergeben sich für Unternehmen aus dem Einsatz von virtuellen Realitäten?
Unternehmen, die AR- und VR-Technologien bei Entwicklung, Herstellung, Vertrieb und Wartung ihrer Produkte einsetzen, verweisen auf vielfältige Vorteile hinsichtlich Zeit, Qualität und Kosten.
Für welche Handwerksberufe/Gewerke ist die dargestellte Technologie besonders relevant?
Die Beispiele haben aufgezeigt, dass die Einsatzmöglichkeiten ein breites Spektrum aufweisen und die bisherigen Arbeitsweisen bereichern und unterstützen können.
Ansprechpartner
Matthias Imdahl
Zentralstelle für die Weiterbildung im Handwerk e.V. (ZWH)
Tel. 0157 8062 9991
E-Mail mimdahl@zwh.de