Virtuelle Anwendungen werden real

BMW setzt in der Produktion verstärkt auf einfach zu bedienende Virtual-Reality (VR)- und Augmented-Reality (AR)-Anwendungen. Wichtig dabei: Die Technik ist so weit fortgeschritten, dass sie eine hohe Bildqualität bietet und immer im Hintergrund bleibt – man kann diese Anwendungen auch ohne auch ohne umfangreiche IT-Kenntnisse effizient nutzen.

Darstellen lassen sich AR- und VR-Bilder in speziellen Brillen oder auf ganz normalen Tablet-Computern. Damit sind sie in der Produktion ideal für den Einsatz in den Bereichen Training und Qualifizierung, Planung von Arbeitsplätzen am Produktionsband oder Qualitätskontrolle geeignet.

So können etwa Planer für Gebäude, Anlagen, Logistik und Montage zusammen mit Produktionsmitarbeitern neue Fertigungsbereiche vollständig virtuell beurteilen und neue Abläufe in 3D proben. Hier zahlt sich aus, dass BMW seit Jahren reale Strukturen der Werke mit 3D-Scannern auf wenige Millimeter genau erfasst und digital speichert.

Damit steht ein dreidimensionales Abbild der Produktion zur Verfügung. Bei der Planung zukünftiger Arbeitsplätze oder ganzer Montagehallen nutzen die Fachbereiche bei BMW nun diese virtuellen Werkhallen, nehmen aus einer ebenfalls digitalen Bibliothek beispielsweise Standard-Regale, -Gitterboxen, -Kleinladungsträger und andere Betriebsmittel und platzieren sie in der Halle oder schicken sie durch virtuelle Abläufe hindurch.

Bereits seit rund eineinhalb Jahren setzt BMW AR-Brillen in der Produktionsakademie für Trainings zur Motorenmontage ein. Visualisierungen leiten durch alle Arbeitsschritte und geben gezielte Hinweise. Das Tempo des Trainings bestimmt der Teilnehmer selbst per Sprachsteuerung. Drei Teilnehmer können gleichzeitig AR-unterstützt trainieren, kurz angeleitet und betreut durch einen Trainer. Konnte ein Trainer bisher nur eine Person in alle Prozessschritte einweisen, werden nun also drei Trainees zeitgleich geschult. Teilnehmerbefragungen und Auswertungen zum Lernerfolg haben ergeben, dass keine Qualitätsunterschiede zu einem konventionellen Anlernen bestehen.

Dieses Training zur Motoren-Montage kann problemlos auf andere Verschraubungsprozesse angepasst werden. Denn es basiert auf einem sogenannten Autorentool, einer bei BMW entwickelte Software zur Gestaltung von Trainingsprogrammen. Damit soll auch der Aufbau eines neuen Trainings schnell und einfach möglich sein. Das Programm zur Gestaltung AR-unterstützter Trainings will BMW im Verlauf des Jahres 2019 allen interessierten Mitarbeitern zur Verfügung stellen.

Ein weiteres Beispiel für den AR-Einsatz bei BMW ist die Eingangskontrolle von Werkzeugen. Bei komplexen und bis zu 25 Tonnen schwere Presswerkzeuge etwa können Menschen ohne Hilfsmittel nicht kontrollieren, ob sie allen Konstruktionsvorgaben entsprechen. Daher war diese Begutachtung bislang sehr zeitaufwendig.

Neuerdings setzen Mitarbeiter im Münchner Werkzeug- und Anlagenbau ein handelsübliches Tablet auf ein Stativ. Die eingebaute Kamera erzeugt ein Live-Bild des Werkzeugs. Eine AR-Anwendung überlagert nun dieses Bild mit den CAD-Daten, also den geometrischen Daten des bestellten Werkzeugs. Anhand von durchschnittlich 50 Kriterien wie Bohrungen und weiterer eindeutiger Oberflächenmerkmale erkennt der Mitarbeiter, ob alle Fertigungsvorgaben umgesetzt sind. Bei geringfügigen Abweichungen kann eine Nachbearbeitung des Werkzeugs an Ort und Stelle sinnvoll sein – weil dank frühzeitiger Diagnose dazu genügend Zeit bleibt, bevor das Werkzeug zur Vervollständigung mit weiteren Komponenten in den Montagebereich geht.

Im Lauf dieses Jahres stellt der Werkzeugbau am Standort München die Eingangskontrolle angelieferter Werkzeuge vollständig auf die AR-Anwendung um. Der mühsame Abgleich zwischen CAD-Daten auf dem Bildschirm und Werkzeug ist dann endgültig Geschichte.

Das Prinzip des Abgleichs mit Konstruktionsdaten nutzt die BMW Group auch im Werk München. Mit Hilfe einer AR-Anwendung überprüfen Spezialisten an Vorserienfahrzeugen die Konstruktionsreife sowie die korrekte Einbaulage von Bauteilen in diesen Fahrzeugen. Beispielsweise lässt sich feststellen, ob eine Seitenwand (Kotflügel) die vorgeschriebenen Maße einhält, eine Abgasanlage die richtige Einbaulage hat oder alle erforderlichen Teile verbaut sind.

Die Visualisierung der dazugehörigen CAD-Daten dauert nur wenige Sekunden. Daten mehrerer Teile lassen sich beliebig kombinieren und über das Kamerabild des Tablet-PC legen. Ein Algorithmus errechnet dabei ‚best fit‘, also die ideale Position einzelner Bauteile zueinander, und hebt wichtige Konstruktionsmerkmale hervor. Die gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut für graphische Datenverarbeitung entwickelte Anwendung gibt also wichtige Hinweise darauf, ob vor Serienanlauf eines Modells konstruktive Anpassungen erforderlich sind und ob Fertigungsprozesse bereits Serienreife erreicht haben.

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