I en bransje som stadig blir mer tilkoblet, kan mange prosesser kartlegges virtuelt. “Blandet virkelighet” er interessant for alle områder innen industriell produksjon – fra fabrikkplanlegging til kundekommunikasjon. Derfor er ikke utvidet virkelighet (Augmented Reality – AR) bare viktig i spillindustrien, underholdningsbransjen og i telekommunikasjon men også for Industry 4.0.
Blandet virkelighet, virtuell virkelighet og utvidet virkelighet
Når man snakker om digitale verktøys potensiale i Industry 4.0 er utvidet og virtuell virkelighet tema som ofte nevnes. Likevel anser man at disse har lav påvirkning, sammenlignet med andre teknologier.
En titt på resultatet fra 2020-rapporten Deloitte Insights Readiness, viser hvilke teknologier som er viktigst for bedrifter.
- Tingenes internett (IoT), kunstig intelligens (AI), nettskyinfrastruktur og stordata-analyser anses som de viktigste grunnpillarene for Industry 4.0.
- Disse følges av nanoteknologi, avansert robotikk og sensorer.
- Ifølge rapporten er utvidet virkelighet blant de minst relevante teknologiene, sammen med 3D-printing, kvante- og edge-databehandling.
Virtuelle verktøy skaper likevel mange muligheter for industriell produksjon.
Utvidet virkelighet – hva er det?
Da Pokémon Go ble lansert i 2016 ble utvidet virkelighet et husholdningsord for mange. AR er et populært verktøy som kobler den virkelige verden og digital informasjon. Dette er et verktøy som ofte brukes i videospill, foto- og videofilter på sosiale medier eller i utdannings- og forskningsprosjekter.
De utfører denne grunnleggende oppgaven: Med utvidet virkelighet kan virkelige miljø suppleres eller overlappes med digitale elementer (visuelle eller hørbare). Utvidet virkelighet trenger kun det nødvendige utstyret. Dette er et svært brukervennlig verktøy fordi det kan brukes sammen med spesielle AR-briller, samt mobile enheter som smarttelefoner og nettbrett.
De grunnleggende kravene er:
- kombinasjonen av virtuelle og ekte objekter i et virkelig miljø,
- interaktiv drift og
- sanntidsregistrering av virtuelle og ekte objekter med hverandre.
Ulike metoder for visualisering
Markører brukes vanligvis i et AR-system. Disse bidrar til å nøyaktig anslå posisjonen og retningen av det virtuelle objektet i et virkelig miljø. Det fins også metoder som ikke krever markører, som Natural Feature Tracking (NFT) eller Simultaneous Localisation and Mapping (SLAM).
Disse systemene brukes for visualisering:
- Head Mounted Displays (HMD) er kjente briller eller hjelmer. Disse brukes vanligvis for VR-applikasjoner i fullstendig virtuelle miljøer – men de kan også brukes til utvidet virkelighet.
- Mobile enheter, som smarttelefoner og nettbrett. I produksjon kan mobile enheter hjelpe å kartlegge kompliserte produkter eller prosesser på en enkel måte.
- Spatial Augmented Reality-systemer (SAR) fungerer på en annen måte fordi de bruker projektorer. De prosjekterer virtuelle elementer direkte på virkelige objekter.
Romlig databehandling i en AR-kontekst betyr at man legger ved ulike virtuelle lag. Dataen som kreves kan for eksempel lagres i en AR-sky. Den visuelle representasjonen kan da kobles til sanntidsdata fra sensorer, viktige produksjonstall eller informasjon fra andre IoT-objekter.
Fordelen er at denne formen for visualsering muliggjør håndfrie løsninger, noe som betyr at manuelle arbeidsprosesser kan utføres samtidig som man mottar digital informasjon eller mens man blir veiledet av eksterne assistentsystemer.
Jobbe i blandet virkelighet
Utvidet virkelighet er en del av blandet virkelighet. Når vi snakker om utvidet virkelighet snakker vi om å tilkoble virkelige miljø med virtuelle miljø. De virkelige miljøene kan være fabrikker, maskiner eller ansatte, og de virtuelle miljøene er ofte data fra ulike kilder.
AR-applikasjoner viser hvordan denne tilkoblingen fungerer i praksis. Utvidet virkelighet er en underkategori av blandet virkelighet Med applikasjoner og vertkøy har utvidet virkelighet, som virtuell virkelighet, et større fokus på det virtuelle nivået, og de er fortsatt koblet til det virkelighet miljøet.
De spiller en viktig rolle i planlegging fordi nye periferier (som hansker) kan hjelpe å fange ergonomikk- og ytelsesmålinger for arbeidsdesign. Applikasjonsfeltet for utvidet virkelighet gjelder hovedsaklig for produksjon.
Styrker og svakheter ved AR i produksjon
Hovedgrunnen til at indutrielle bedrifter er så skeptiske til bruk av AR, kommer fra det faktum at man ikke kan måle påvirkningen deres i stor nok grad. Utvidet virkelighet kan ikke implementeres uten det rette tekniske utstyret, og en tilstrekkelig investering vil derfor ha positiv innvirkning.
Samarbeidsbaserte forskningsprosjekter ser nærmere på effektene av AR
Hvilken påvirkning AR har på industriell produksjon har blitt forsket på av team fra Technical Univeristy of Munich (TUM), the University of Wisconsin-Madison og Mainz State Hospital (Seeing the Bigger Picture? Ramping up Production with the Use of Augmented Reality. Manufacturing & Service Operations Management 2022) i felles feltstudier. I prosjektet, som ble utført av et teknologiselskap, stilte de følgende spørsmål:
- Hvor raskt lærer de ansatte nye oppgaver med og uten AR-støtte?
- Spiller det noen rolle hvor kompleks oppgaven er?
- Hvordan påvirker AR ansattes mulighet til å komme med forslag for å optimalisere prosessene?
AR-applikasjoner har størst påvirkning når det gjelder produktivitet. Forskerne i studien observerte at selv kompliserte oppgaver ble utført mye raskere ved hjelp av AR-briller (tidsbesparelser på gjennomsnitt 44%). Selv enkle oppgaver tok 15% mindre tid med AR-støtte.
Fordeler og ulemper ved AR
Ulempene: den tekniske assistansen reduserer effekten av læringen. Informasjonen som trengs for å utføre oppgaven absorberes ikke på samme måte som i analogt arbeid. Dette påvirker også innovasjonspotensialet – ifølge resultatene av studien kom de mest nyttige forslagene fra gruppen som ikke brukte AR-teknologi.
Ifølge forskerne hadde AR den mest positive påvirkningen i områder hvor prosessoptimalisering i det store og hele var gjennomført. AR støtter også produksjonsområder hvor kortere takttid kreves, som igjen øker produktiviteten.
Men industrielle bedrifter bruker AR på forskjellige måter.
Applikasjonsområder for AR-teknologi i Industry 4.0
Selv om AR ligger noe bak andre bransjer i Industry 4.0 er det likevel mange produsenter som har tatt det i bruk. AR kan brukes på mange ulike måter og er ikke begrenset til effektivisering av produksjonsprosesser.
Støtter kompliserte monteringsoppgaver
Studien overfor viser at AR er med på å forenkle kompliserte oppgaver. Dette er også tilfellet i produksjonslinjen, hvor produkter og prosesser stadig blir mer kompliserte.
Mange produkter må monteres under tidspress og med ekstrem presisjon. Utfordringene er de samme, uansett størrelsen på det endelige produktet.
Nye produkter gjør selve monteringen mer kompliser og forårsaker forsinkelser i prosessen. Hovedårsaken til dette er blant annet nye monteringsintrukser og hvordan disse presenteres. PDF-dokumenter, som oftest brukes for å få nødvendig informasjon, tar opp for mye tid.
Med AR kan denne informasjonen bli mer tilgangsdyktig og ha bedre synlighet. Å bruke AR med stemmekontroll kan også være med på å gjøre prosessen raskere fordi ansatte har frie hender og ikke trenger og forstyrre monteringen for og få informasjonen de trenger.
Selv om denne måten å bruke AR på har man utviklet nødvendig utstyr og tilhørende programvare som er mye rimeligere enn det var for 20 år siden. Som et resultat av dette er AR nå mye vanligere. I luftfartsteknologi, hvor monteringen foregår på en større skala, bruker man projektorer for å vise den eksakte posisjonen av individuelle deler.
En forenklet vedlikeholdsprosess
Sett utifra et rent økonomisk perspektiv er vedlikehold i produksjonsanslegg grunnleggende. Industry 4.0 har som mål å redusere uventet nedetid ved å automatisere produksjonsfasiliteter og ved å planlegge vedlikehold.
Selv uten maskinvedlikehold, spiller tid en sentral rolle. Hvis vedlikeholdsresultater og mål må overføres til bruksansvisninger kan prosessen forsinkes og ta lenger enn nødvendig.
Med AR-teknologi kan man sammenligne mål og resultater parallelt på en AR-skjerm. I dette tilfelle kan stemmekontroll også bidra til at man enkelt kan bruke manualene mens hendene holder seg frie.
HoloLens-teknologi er en kombinasjon av vedlikeholdstjenester, virtuelle modeller og moderne kommunikasjonskanaler. Slik får vedlikeholdsteknikere tilgang til all relevant informasjon (som teknisk data) og man kan sammenligne disse med virtuelle modeller og utføre håndfritt vedlikehold.
Den tekniske støtten trenger ikke nødvendigvis befinne seg på anlegget i det hele tatt: alle nødvendige trinn kan overføres til en anleggstekniker via HoloLens. AR-brillene fungerer på to måter:
- Anleggsteknikeren mottar nøyaktige vedlikeholdsinstruksjoner via skjermen.
- Støtteteamet på kontoret har direkte innsyn ved hjelp av brillene og kan utføre vedlikehold eksternt.
Sammen med data fra modellene kan slikt arbeid planlegges på forhånd og fullføres mye raskere.
Samarbeidsorientert arbeid fremmes
HoloLens-applikasjonen muliggjør et annet potensiale for AR: forbedring av samarbeidsdyktige løsninger og enklere tilgang til ekspertkunnskap. Dette gjør det lettere å koordinere og utføre vedlikehold- og tjenestearbeid, selv i større produksjonsmiljø.
Med AR-teknologi prøver man å lukke gapet som fins i mange bedrifter som følge av manglende ekspertise. Takket være AR kan eksperter kalles inn fra hvor som helst uten at de må befinne seg på anlegget. Derfor er det ikke lenger nødvendig å ha ekspertisen man trenger tilgjengelig på anlegget.
Ansatte kan veiledes av eksperter virtuelt og gjennom overføringer av anleggets tilstand. Denne form for samarbeid kan skje på tvers av avdelinger, divisjoner og anlegg. Denne kunnskapsoverføringen kan også brukes til opplæring – hvor man lærer på jobben, under direkte tilsyn av kvalifiserte teknikere.
Forbedring av kunderelasjoner
Produsenter kan også bruke AR for å støtte kunder. Spesielt når det gjelder veiledning hvor det er snakk om kompliserte produkter.
AR-teknologi gjør at man har bedre tilsyn til selve produktene, individuelle komponenter eller integrasjonen av maskin og systemer i en operasjon. Derfor får ikke kunder bare en idé om hvordan et produkt fungerer men de får også kunnskap om dimensjonene av produktet når det skal plasseres.
Endringskrav kan også diskuteres direkte med kunden og overføres via de virtuelle modellene.
Hjelp med kvalitetssikring
Virtuelle modeller av produkter og komponenter kan også brukes i kvalitetssikring. Skjermen kan brukes for å sammenligne originalen og modellen via overlegg. Hvis det er avvik fra produsentens spesifikasjoner kan disse markeres direkte i overlegget.
Dette gjelder også for større prosjekter. Hos Airbus bruker de f.eks. blandet virkelighet for å gi teknikere fullstendige, digitale modeller og skisser, slik at de kan sjekke strukturelle monteringer i løpet av produksjonen. Dette gjør at inspeksjonen av opptil 80 000 braketter er betydelig enklere.
Bedre planlegging av produksjonsområder
Ved å bruke AR-teknologi kan modeller av produksjonsområder eller hele anlegg prosjekteres på det virkelige miljøet. På denne måten er det mulig å sjekke planleggingen av maskiner, varehus, transport, reise og rømningsveier i forkant av igangsettingen – og for å optimalisere disse hvis det er behov for forbedringer.
Hva kan man bruke AR til: Praktisk kunnskap
Ovenfor har vi beskrevet ulike bruksmål for AR-teknologi og i mange bedrifter er ikke disse lenger kun teori. De er allerede en grunnleggende del av arbeidslivet.
Installasjonen av nye produksjonslinjer hos Toyota Motor Corporation
Toyota bruker AR ved forenkling av vedlikehold, men også i installasjon av nye og eksisterende produksjonslinjer og anlegg. Teknologi bidrar på flere nivåer.
Utfordringer
- Eksperter tilstede: Å sjekke arbeid, løse potensielle, farlige problemer, utførelse av omfattende arbeid som måling av store maskiner – disse prosessene krever ofte en ekspert og/eller kvalifiserte teknikere som må reise til internasjonale anlegg for slike oppdrag.
- Strenge kommunikasjonsregler: Strenge regler gjelder for håndtering av konfidensiell data i alla Toyota-operasjoner, fra hovedkontor til lokale anlegg. Dette inkluderer også programvare, kamera og andre enheter som kan sette sikkerheten i fare. Dette gjør kommunikasjonen mellom store avstander vanskeligere.
Løsninger
- Sikkert utstyr: For å forbedre kommunikasjon og flyten av informasjon er Toyota avhengig av sikre verktøy. Disse inkluderer, for eksempel, Vuforia Chalk (fra PTC) for ekstern assistanse.
Verktøyet har en rekke egenskaper som live video og lyd, i tillegg til muligheten å legge til digitale anmerkninger i sanntidsvisninger. Dette verktøyet er skreddersydd for Toyota og er forhåndsinstallert på mobile enheter som er tilgjengelig til lån i selskapet.
- Eksterne eksperter via AR: Bruken av AR-teknologi hos Toyota er et klassisk eksempel på hvordan man kan bruke det for å ta ekspertbeslutninger når det gjelder et spesifikt problem som befinner seg milevis unna. Alle arbeidstrinn under installasjon og vedlikehold kan derfor følges direkte via mobiltelefon eller nettbrett. Teknikeren på stedet kan støtte med presise instruksjoner.
Ikke bare reduserer det reisingen, men også tiden det ville vanligvis ta å gjennomføre maskinmålingene. Feil i implementasjon kan også unngås med denne type prosedyre.
Utvidet virkelighet i opplæring hos BMW-gruppen
I strid med resultatene av TUM-studien har BMW-gruppen begynt å bruke AR i opplæring av nyansatte. Bortsett fra å koordinere plukkoperasjoner i logistikk og kvalitetsikring (som i lakkeringsverkstedet), er dette den viktigste bruken av AR.
Ved hjelp av videoer og veiledning som overlegges de virkelige miljøene på anlegget må mange ulike trinn formidles. Disse videoene kan tilpasses til den spesifikke ansatte og man kan spole frem og tilbake som man selv vil.
En opplæringsansatt følger opplæringen på stedet. De kan svare på spesifikke spørsmål som går utover inneholdet i videoen og veiledningen. AR gjør det mulig å trene opp flere ansatte samtidig.
Ifølge BMW blir denne type opplæring tatt godt imot. I det store og hele sørger opplæringsvideoene for at man oppnår ønsket læringsmål raskere. For montering er evalueringen ulik: Her mener BMW-gruppen at AR ikke tilfører noe, selv om mulighetene er der. Fokuset i dette området er likevel på forenklede prosesser.
HoloLens pilotprosjekt hos Škoda
I 2021 lanserte Škoda et pilotprosjekt for å teste bruk av AR-briller. Områdene for disse gjelder, men er ikke begrenset til:
- Optimalisering av vedlikehold gjennom umiddelbar prosjektering av anvisninger, sjekklister og lignende dokumenter, hvor teknikerens hender er frie.
- Opplæringskurs som kan suppleres med en parallell videokonferanse.
Målene i prosjektet er også forskjellige. Det er snakk om ulike mål som en trygg arbeidsplass (gjennom f.eks. lavere avvikstall), forbedret kommunikasjon på tvers av avdelinger og kontorer til kortere vedlikeholdsprosesser.
Splillifiseringselementer kan også fungere som motivasjon for yngre ansatte og kan fasilitere tilgang til tekniske yrker.
AR for bruk av retensjon av ansatte hos Volvo-gruppen
På lik linje med Toyota bruker også Volvo Vuforia-verktøyet fra PTC i sine AR-applikasjoner. Teknologien brukes i ulike områder i selskapet. Et viktig mål har vært å posisjonere Volvo som en attraktiv og innovativ arbeidstaker.
Utvidet virkeliget spiller en viktig rolle her fordi, ifølge selskapet, appellerer det til ulike grupper når det gjelder ansatte og håpefulle søkere.
- Ansatte er aktivt involvert i den nye prosessen og bidrar derfor til overføringen av kunnskap. Spesielt når det gjelder kvalitetsikring og sikring av motorer er det mulig å samle kunnskap fra erfarne eksperter og forberede denne på en moderne måte for nye ansatte.
- AR-teknologi er ofte viktig for håpefulle søkere. Volvo har dratt nytte av å bruke de riktige verktøyene på to måter.
De har styrket varemerket sitt som et moderne teknologiselskap og da også blitt mer ettertraktet som arbeidsgiver. AR-applikasjoner tilrettelegger og forkorter nødvendig opplæring av nye ansatte.
I det store og hele reduserer AR den kognitive belastningen til ansatte samtidig som det fremmer nye læringsmetoder. AR brukes derfor enda mer i områder som ikke kan automatiseres og som er avhengig av menneskelig kunnskap og analyse.
Allsidig verktøykasse i produksjon
AR brukes i mange bedrifter og produksjonsområder. Det brukes som en støtte i forbedring av kvalitet, kostnader og tid.
For å kunne gjøre dette er det likevel nødvendig å tilpasse applikasjonene til respektive krav i de ulike områdene. På samme tid bør det nevnes at utvidet virkelig ikke kan levere ønsket optimalisering for hver enkelt produksjonsprosess.
Likevel har studier vist at AR er spesielt godt egnet for vedlikehold, kvalitetssikring og opplæring. I tillegg til dette har man større fordeler som forbedret kommunikasjon innad i bedrifter samt med kunder og samarbeidspartnere på en global basis. På denne måten er AR med på å bidra til nye muligheter for industriell produksjon.
