Der Einsatz von Augmented Reality in Gebäuden

Gebäudetechnik

Phoenix Contact. Augmented Reality wird gerade vielfach diskutiert. Handelt es sich nur um ein Gimmick aus dem Gamer-Bereich oder verbirgt sich dahinter ein konkreter Nutzen für industrielle Anwender? Einsatzbeispiele bei Phoenix Contact zeigen, wie sich mit der Technologie Wartungen und Reparaturen im Gebäude- und Produktionsbereich einfacher und effizienter gestalten lassen.

13. Juni 2018
© Phoenix Contact
Bild 1: Der Einsatz von Augmented Reality in Gebäuden (© Phoenix Contact)

Augmented Reality wird gerade vielfach diskutiert. Handelt es sich nur um ein Gimmick aus dem Gamer-Bereich oder verbirgt sich dahinter ein konkreter Nutzen für industrielle Anwender? Einsatzbeispiele bei Phoenix Contact zeigen, wie sich mit der Technologie Wartungen und Reparaturen im Gebäude- und Produktionsbereich einfacher und effizienter gestalten lassen. Die Phoenix-Contact-Gruppe ist allein in Deutschland an 11 Standorten vertreten. Im niedersächsischen Bad Pyrmont befindet sich beispielsweise das 1994 gegründete Hightech-Tochterunternehmen Phoenix Contact Electronics GmbH, das sich auf die Entwicklung und Fertigung von Komponenten und Lösungen der Automation und Digitalisierung fokussiert. Die Liegenschaft umfasst mittlerweile zwei Büro- und zwei Produktionsgebäude mit einer Gesamtfläche von über 70.000 Quadratmetern. Im Mai 2017 wurde mit dem Industry Solution Center das vierte, 18.000 Quadratmeter große Gebäude eingeweiht. Um eine hohe Verfügbarkeit aller am Standort verbauten Anlagen sowie den kostengünstigen Betrieb der Gewerke sicherzustellen, setzt das Unternehmen die eigene Gebäudeautomationslösung ein.

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) beliefert die vier Bauwerke in Bad Pyrmont effizient mit Strom, Wärme und Kälte. Bemerkenswert dabei ist, dass das neue Gebäude über keine Heizungs- und Kälteanlage verfügt, sondern von den Einrichtungen der übrigen Bauten mit versorgt wird. Auf seinem Flachdach sind eine Fotovoltaik(PV)-Anlage mit einer Leistung von 160 Kilowatt/Peak sowie ein kleiner Stromspeicher installiert.

IoT-basierte Steuerungen nehmen alle Daten auf

Vor dem Gebäude können Kunden ihre Elektroautos an einer Ladestation auftanken. Angesichts der vielen verschiedenen Gewerke und Einrichtungen war Phoenix Contact bei der Planung des neuen Bauwerks ein integraler Ansatz wichtig. Die einzelnen Bereiche sollen also einfach miteinander kommunizieren können. Deshalb nehmen IoT-basierte Steuerungen sämtliche relevanten Daten auf und leiten sie in Echtzeit an das Gebäudemanagementsystem Emalytics weiter, wo sie gesammelt und verarbeitet werden. Auf diese Weise lässt sich die Liegenschaft nachweislich wirtschaftlich betreiben – auch in puncto Instandhaltung und Wartung.

Meldung von Störungen per E-Mail

Am Bad Pyrmonter Standort kommen in den Fertigungs- und Bürobereichen effiziente Lüftungsanlagen zum Einsatz, die komplett mit einer Wärmerückgewinnung ausgerüstet sind. Denn aufgrund der besonderen Anforderungen bei der Herstellung elektronischer Produkte müssen die Räumlichkeiten entsprechend be- und entfeuchtet werden. Dabei ist das Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsfenster genau einzuhalten, damit die gefertigten Geräte eine gleichbleibend hohe Qualität haben. Die Temperaturspanne liegt zwischen 21°Celsius und 23°Celsius, wohingegen die Luftfeuchtigkeit zwischen 40 und 50 Prozent variieren darf.

Vor diesem Hintergrund ist klar, dass das Facility-Management jedwede Störung oder Betriebsunterbrechung ausschließen möchte. Die vorbeugende Wartung der Anlagen erfolgt zum Beispiel in den wenigen produktionsfreien Zeiten. Da die Gebäudetechnik integral und gewerkeübergreifend ausgeführt worden ist, läuft die Kommunikation aller Datenpunkte über das Gebäudemanagementsystem Emalytics. Sollte ein Fehler auftreten oder die Anlagen nicht im optimalen Prozessfenster arbeiten, meldet das System dies der Rufbereitschaft per E-Mail.

Hilfe bei Fehlfunktionen

Sofern es außerhalb der Betriebszeiten zu Fehlfunktionen oder Beeinträchtigungen kommt, ist es wünschenswert, dass der jeweilige Mitarbeiter, der vielleicht nicht über die entsprechende Expertise verfügt, optimal bei den notwendigen Arbeiten unterstützt wird. Nach einer umfassenden Marktanalyse hat sich das Facility-Management-Team am Standort Bad Pyrmont für die Augmented-Reality-Technologie entschieden. Laut Gabler Wirtschaftslexikon bezeichnet Augmented Reality (AR) die computergestützte Wahrnehmung respektive Darstellung, welche die reale Welt um virtuelle Aspekte erweitert. Während der Anwender bei der Virtual Reality (VR) komplett in eine virtuelle Welt eintaucht, die reale Umwelt also gar nicht mehr wahrnimmt, sieht er bei AR-Anwendungen die reale Welt und erhält lediglich zusätzliche Informationen eingeblendet. Das machen leistungsstarke Prozessoren/Rechner, bessere Grafikkarten, Sensoren und Kameras sowie schnellere Internetverbindungen und innovative Software jetzt möglich. Zum Anzeigen der Daten benötigt der Nutzer ein Smartphone, Tablet oder eine AR-Brille wie die Microsoft Hololense oder Google Glasses. Augmented Reality funktioniert über die Interaktion zwischen Mensch und Rechner. Gemäß KM-Wiki wird ein Objekt durch eine Kamera erfasst, über einen AR-Tracker identifiziert und anschließend um computergenerierte Objekte erweitert. Neben der Kamera ist ein Display zur Darstellung der verknüpften Informationen erforderlich. Außerdem müssen Eingabemöglichkeiten vorhanden sein, um eine Navigation zu ermöglichen. Dabei kann es sich um eine Tastatur, ein Touchpad, Stimmerkennungsfunktionen oder mit Sensoren ausgestattete Handschuhe handeln. Zur Einspeisung von Informationen aus dem virtuellen Raum bedarf es einer Internetverbindung. Sie wird entweder direkt über das Gerät hergestellt, oder das Gerät wählt sich über ein als Modem fungierendes Mobiltelefon in das Internet ein.

Reduzierter Reparaturaufwand durch Checklisten

Die von Phoenix Contact genutzte Datenbrille blendet somit wichtige Informationen zu den Gewerken und Geräten in das Sichtfenster des Wartungspersonals ein. Dazu ist sie wie ein normales IT-Device in die Infrastruktur der Liegenschaft eingebunden. Auf diese Weise leistet die AR-Brille im Tagesbetrieb eine wertvolle Hilfestellung bei der Fehlersuche und -behebung. Durch die visuelle Unterstützung und die Anzeige interaktiver Inhalte mit verständlichen Handlungsempfehlungen sowie Checklisten reduziert sich der Reparaturaufwand für die Techniker deutlich. Aspekte und Hinweise aus dem Bereich der Arbeitssicherheit werden dem Wartungspersonal ebenfalls rechtzeitig visualisiert, was sich positiv auf die Unfallstatistik auswirkt.

Realistische Darstellung der AR-Applikation

Mit diesem Lösungsansatz sind die Mitarbeiter des Facility-Managements zudem in der Lage, die Versorgungsprozesse Anlagen übergreifend zu optimieren. Wird der Anlagenfehler in einer Lüftungsanlage durch das Kaltwassersystem verursacht, lässt sich die Prozesskette über alle Gewerke betrachten. In der Folge sind die Gründe für die Störung schneller erkennbar und es können gleich Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Sowohl bei der Verwendung der AR-Brille von Microsoft als auch von Smartphones und Tablet-PCs profitieren die Nutzer von den realistischen Darstellungsmöglichkeiten der AR-Applikationen. Setzen die Mitarbeiter die Brille auf, haben sie ferner beide Hände für die auszuführenden Tätigkeiten frei – eine weitere Erleichterung ihres Arbeitsalltags.

Mit seiner digitalen Strategie folgt das Facility-Management am Standort Bad Pyrmont nicht nur einem Markttrend: Mit diesem Ansatz lassen sich vor allem die Herausforderungen eines kostengünstigen Anlagenbetriebs lösen. Da die erfassten Daten dem Gebäudemanagementsystem Emalytics normiert und einheitlich zur Verfügung stehen, kann die AR-Applikation selbst bei einer Erweiterung der Infrastruktur und des Gebäudebestands kostengünstig genutzt werden – ganz egal, über welche Protokolle dann kommuniziert wird.

Weitere Einsatzbereiche der Datenbrille

Für die Zukunft denkt das Team des Facility-Managements über einige weitere Einsatzbereiche der Datenbrille nach. Dazu gehört die Wartung der BHKW-Module ebenso wie der auf dem Dach installierten Fotovoltaik-Anlage. Blickt er mit der AR-Brille über die vielen PV-Module, erkennt der Mitarbeiter sofort die Anlagenteile, die nicht im optimalen Betriebsbereich arbeiten. Dies geschieht durch einen Abgleich der Istanlagenleistung mit den im System hinterlegten Sollwerten. Probleme lassen sich somit umgehend beheben und der Ertrag des regenerativen Energieerzeugers hochhalten. Weil er sich die Handlungsempfehlungen des Anlagenherstellers in das Sichtfeld einblenden lassen kann, nutzt der Wartungsmitarbeiter seine Arbeitszeit besser. Sie steht jetzt nahezu vollständig für die Problemlösung zur Verfügung. Entsprechende Dienstleister müssen sich also auf die Digitalisierung im Gebäudeumfeld einstellen.

Visualisierung von Anlagen- und Werkzeugdaten

In einer digitalen Welt wachsen die Gebäude- und Fabrikautomation ebenfalls immer mehr zusammen. Die AR-Technologie kommt folglich auch im Produktionsumfeld zum Einsatz. Anlagen- und Werkzeugdaten, die in der unternehmenseigenen Cloud-Lösung Proficloud gespeichert werden, zeigt die AR-Brille dem Bediener vor Ort bedarfsgerecht an. Es kann hier durchaus von einem gläsernen Werkzeug gesprochen werden. Denn ist an einer Maschine ein Spritzgießwerkzeug umzurüsten, wird dem Mitarbeiter die Arbeitsanweisung in Form eines Videoclips in das Sichtfeld eingeblendet. Der Maschinenbediener hat anschließend sämtliche wichtigen Prozessdaten übersichtlich im Blick. Muss er dann Umbauten an der Anlage vornehmen, kann er sich die Handlungsempfehlungen als Videoanimation einspielen lassen und aufgrund der freien Hände parallel umsetzen. Wie im Gebäudebereich ist das AR-Gerät ebenfalls zur Darstellung von Hinweisen zur Arbeitssicherheit nutzbar. Augmented Realtiy wird ebenso in der Montage verwendet. Hier ruft der Mitarbeiter bei Bedarf weiterführende Informationen ab – etwa wie ein Etikett aufzubringen ist. Das vermeidet Fehler und beschleunigt den Arbeitsprozess. Geht der Produktionsleiter durch seinen Verantwortungsbereich, visualisiert ihm die AR-Technologie zum Beispiel aktuelle Werte aus den Spritzgießmaschinen. So kann er auf einen Blick Mittelwerte, aber auch Anomalien erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten. Die angezeigten Informationen ermöglichen ihm also eine schnellere Orientierung.

Mehr Effizienz und Verfügbarkeit durch Augmentd Reality

Als Vorreiter im Bereich der Digitalisierung evaluiert und testet Phoenix Contact laufend neue Technologien. Ihr praktischer Nutzen wird in realen Anwendungen bewertet. Daraus leiten sich nicht nur Optimierungsansätze für die eigene Fabrik- und Gebäudeautomation ab, sondern ebenfalls innovative Produkte, Dienstleistungen und Lösungen für andere industrielle Anwender. Augmented Reality ist hier ein Themenfeld, das in zahlreichen Bereichen deutliche Vorteile in puncto Effizienz und Verfügbarkeit eröffnet.

g+h Info

Weitaus mehr als eine Spielerei

Augmented Reality ist keine Spielerei, sondern bietet einen hohen Nutzen.

Der Reparaturaufwand reduziert sich.

Schwachstellen werden sofort erkannt.

Die Arbeitssicherheit erhöht sich.

Anomalien im Prozess werden rascher erkannt.

Erschienen in Ausgabe: 04/2018