Mixed Reality-in-the-Loop-Simulation für die virtuelle Inbetriebnahme

Name: Virtual Automation Lab
Gründungsjahr: 2016
Mitarbeiterzahl: 9
Branche: Wissenschaftliche Einrichtung
Ausgezeichnet: Juli 2021

Kompetenzen

Das Virtual Automation Lab (VAL) ist eine Forschungsgruppe der Fakultät Maschinen und Systeme an der Hochschule Esslingen. Der Fokus der anwendungsorientierten Forschung umfasst die Bereiche Smart Factory Data, Simulation und Digitale Zwillinge. Besondere Schwerpunkte liegen in den Fachbereichen Mixed Reality, Künstliche Intelligenz und Indoor-Flugrobotik sowie dem praxisorientierten Transfer der Forschungsergebnisse.

Welche Industrie 4.0-Lösung wurde umgesetzt?

Die im mechatronischen Entwicklungsprozess des Maschinen- und Anlagenbaus entstehenden Digitalen Zwillinge von Anlagenkomponenten werden derzeit fokussiert für die virtuelle Inbetriebnahme von industriellen Steuerungssystemen eingesetzt. Die Integration des Menschen in den Simulationskreislauf ist durch die bislang eingesetzten konventionellen Visualisierungs- und Interaktionsmethoden (Computerbildschirm, Maus, Tastatur) limitiert und hemmt damit zahlreiche Anwendungspotentiale der Digitalen Zwillinge.

Die Mixed-Reality-in-the-Loop Simulation (MRiLS) greift an diesen Hemmnissen an. Durch die Kombination von Digitalen Zwillingen und industrieller Steuerungstechnik mit modernen Visualisierungstechnologien der Mixed Reality wird eine stufenlose Kombination von Realität und Virtualität sowie eine vollständige Integration des Menschen in die Simulationskreisläufe ermöglicht.

Zur Erstellung von Mixed-Reality-in-the-Loop Simulationen entwickelt das VAL eine Digital Twin as a Service Plattform, die auf Webtechnologien basiert und Mixed Reality Endgeräte (z.B. AR/VR-Brillen, Smartphones) durch eine servicebasierte Softwarearchitektur mit industriellen Datenquellen (z.B. Steuerungen oder domänenspezifische Simulationsanwendungen) und Mehrwertdiensten (z.B. KI-basierte Sprachverarbeitung) verbindet.

Welche Vorteile gibt es im Vergleich zum herkömmlichen Ansatz?

Die Erstellung von Mixed Reality Anwendungen mit Anbindung an industrielle Steuerungssysteme ist bislang mit einem hohen notwendigen IT-Knowhow sowie mit umfangreichen Implementierungs- und Wartungsaufwänden verbunden. Die MRiLS in Kombination mit dem Digital Twin as a Service Paradigma bietet systematische Vorteile:

Erstellung und Verfügbarkeit
Der Know-how-Träger (Maschinen- oder Anlagenbauer) kann die vernetzten MRiLS-Anwendungen eigenständig und intuitiv über eine webbasierte Engineering-Oberfläche erstellen sowie den Lernenden über eine Cloud-Infrastruktur standort- und zeitunabhängig bereitstellen.

Steuerungsanbindung
Industrielle Kommunikationsprotokolle (z.B. OPC UA) werden in der Plattform durch Konnektoren umgesetzt und müssen nicht spezifisch auf den unterschiedlichen Endgeräteplattformen implementiert werden.

Endgeräteunabhängigkeit
Inhalte der MRiLS wie Geometriemodelle oder konfigurierte Mensch-Modell Interaktionen werden durch eine Abstraktion endgeräteunabhängig gestaltet, wodurch zusätzliche Endgeräte (z.B. AR/VR Brillen, Smartphones, Tablets) ohne Adaptionsaufwand in den Simulationskreislauf eingebunden werden können.

Funktionserweiterung
Die modulare Plattformstruktur ermöglicht flexible und vielfältige Funktionserweiterungen von MRiLS-Anwendungen durch eine hohe Verfügbarkeit von zahlreichen Cloud-Diensten wie z.B. KI-basierte Sprachverarbeitung.

Welchen Nutzen hat der Kunde?