Training in der simulierten Wirklichkeit. Augmented und Virtual Reality für kompetente Mitarbeiter im Feld - prozesstechnik online

Augmented und Virtual Reality für kompetente Mitarbeiter im Feld

Training in der simulierten Wirklichkeit

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Die Tage, in denen Feldtechniker auf ihre Erfahrungen oder umfangreiches Training zur Erledigung ihrer Aufgaben bauen konnten, sind vorbei. Ihr Arbeitsumfang ist gewachsen und umfasst alte und moderne sowie mechanische und elektronische Systeme. Wie also mit den Themen Effizienz, Produktivität und Sicherheit im Feld umgehen? Und wie soll die drohende Kompetenzlücke adressiert werden, wenn erfahrenes Personal in Ruhestand geht? Technische Hilfsmittel können hier helfen.

Die Lernmethoden haben sich über die Jahre wesentlich verändert, die Grundlagen in den Industrieanlagen sind aber weiterhin unverändert geblieben. Während durch den Feldtechniker ein breiteres Spektrum zu bearbeiten ist, steht jedoch gleichzeitig weniger Zeit für persönliche Schulungen oder andere Interaktionen zur Verfügung. Der Bedarf an praktischen Schulungen ist aber nach wie vor hoch. „Man kann nicht Autofahren lernen, indem man ein Buch liest“, ist ein treffendes Beispiel von Feldtechnikern, um herauszustellen, dass sie in ihrem Bereich mit ihren Händen lernen.

Die Erfahrungen mit Mitarbeitern in der Industrie haben klar zum Ausdruck gebracht, dass praktische Schulungen gegenüber alternativen Methoden wie dem passiven Beobachten von Ausbildungskräften oder von Lernvideos sowie dem Lesen eines Handbuchs bevorzugt werden. Außerdem besteht ein ausgeprägter Bedarf nach kürzeren, zielgerichteten Anweisungen, die je nach Bedarf abrufbar sind. Virtuelle und erweiterte Technologien sind ideal geeignet, diese speziellen Anforderungen zu erfüllen. Reale und virtuelle Welten verschmelzen miteinander und bilden eine neue Umgebung, in der physische und digitale Objekte koexistieren und interagieren. Zusätzlich ermöglichen sie es, den Lernprozess flexibler und kürzer zu gestalten und schneller Ergebnisse zu erzielen.

Servicebereich als Treiber

Augmented (AR-)- und Virtual-Reality (VR-) Technologien halten zunehmend Einzug in alle Bereiche von Unternehmen, seien es Ingenieure in der Produktentwicklung, die von global verteilten Standorten aus am gleichen Modell arbeiten, das Marketing und der Verkauf, die entsprechende Technologien für die Präsentation von Produkten in verschiedenen Konfigurationen nutzen oder Servicetechniker, die mithilfe von virtuellen Schritt-für-Schritt-Anleitungen Geräte und Maschinen im Feld warten und reparieren.

Vor allem der Servicebereich ist einer der hauptsächlichen Treiber der technologischen Entwicklung und Adaption, da sich dank der Anleitungen nicht mehr jeder Mitarbeiter detailliert mit den zu wartenden Maschinen auskennen muss und die dicken, zeitraubenden Handbücher und Bedienungsanleitungen entfallen – vor allem in Zeiten des zunehmenden Fachkräftemangels ein möglicher Heilsbringer für die Industrie. Neben dem Servicebereich ist der Bereich Ausbildung einer der weiteren Treiber für AR- und VR-Technologien. Hier ist es vor allem die praktische Interaktion, die den Benutzer in die Lage versetzt, Aufgaben besser zu üben und im Gedächtnis zu verankern als mit konventionellen, passiven Lernmethoden, ohne dabei Kompromisse bei der Sicherheit eingehen zu müssen. Das gilt vor allem für den späteren Einsatz in Bereichen mit einem hohen Gefährdungsgrad. Ebenfalls kann der Einsatz in weit entfernten oder schwer zugänglichen Arbeitsstätten wie Bohrinseln unter realistischen Bedingungen trainiert werden.

Honeywell bietet mit „Connected Plant Skills Insight Immersive Competency“ ein cloud-basiertes Simulationswerkzeug an, das eine Kombination aus Augmented Reality und Virtual Reality zur Schulung des Anlagenpersonals bei kritischen industriellen Arbeitsschritten einsetzt. Das Produkt wurde derart konzipiert, dass neue Industriemitarbeiter durch verbessertes Training und die Bereitstellung in einer neuen, zeitgemäßen Form schnell auf den erforderlichen Kenntnisstand gebracht werden. Die fortschrittliche Trainingssimulation nutzt unterschiedliche Realitätsformen in Verbindung mit Datenanalysen. Für die Wiedergabe der Inhalte werden eine Microsoft Hololens sowie Windows-Kopfhörer für gemischte Realitäten verwendet.

3-D-Modelle sind der Schlüssel

AR- und VR-Inhalte können von den Unternehmen mit speziellen Mixed-Reality-Plattformen selbst erstellt oder von den Herstellern bestimmter Geräte, Maschinen und Anlagen mitgeliefert werden. Für den Bereich Ausbildung, speziell die Bedienung bestimmter Systeme bietet sich vor allem letztere Option an, da der Hersteller am besten weiß, welche Schritte beim Warten, Zerlegen oder Zusammenbauen zu erledigen sind. Geht es um die virtuelle Abbildung von Prozessen, etwa der Steuerung von industriellen Systemen in Leitwarten oder den Reaktionsabläufen im Falle einer technischen Störung oder eines Zwischenfalls, ist auch der Anwender gefordert. Schließlich kennt er seine Prozesse und Abläufe am besten. In diesen Fällen werden die Trainingsinhalte meist gemeinsam entwickelt, damit die Szenarien so realistisch wie möglich sind.

Ganz gleich aber, ob mitgeliefert, selbst oder in Zusammenarbeit entwickelt – eine Grundanforderung gibt es in jedem dieser Bereiche: digitalisierte 3-D-Daten. Je nach Szenario können das 3-D-Produktdaten sein, beispielsweise wenn das Zerlegen und Wiederzusammenbauen einer Maschine geübt werden soll. Neben den Produktdaten gilt es, die Prozessschritte festzulegen und als Schritt-für-Schritt-Anweisung abzubilden. Gleiches gilt für Wartungsszenarien industrieller Systeme und Anlagen. Sollen komplette Trainingsszenarien in einer virtuellen Umgebung entwickelt werden, braucht es zudem 3-D-Modelle der Räume und Anlagen, beispielsweise einer Leitwarte, in der sich die Schulungsteilnehmer später virtuell bewegen werden. Das alles ist momentan einfacher gesagt als getan. Eine der großen Hausaufgaben, die die Digitalisierung mit sich bringt, ist die Migration von oft noch auf Papier existierenden Daten und Zeichnungen in digitale Systeme. Erst wenn diese Basis geschaffen ist und alle relevanten Prozessschritte definiert wurden, können AR- und VR-Anwendungen entwickelt und eingesetzt werden.

Wartung von Komponenten

Experion Process Knowledge System (PKS) ist Honeywells führende Automationslösung für die Automatisierung und das Management von kontinuierlichen Prozessen und Batch-Anlagen sowie für Sicherheitssteuerungen und elektrische Steuerungen. Mit weltweit über 20 Millionen E/A-Kanälen bildet der C300-Controller das Herzstück vieler industrieller Anlagen. Der Controller führt tausende Regelungs- und Steuerungsfunktionen bei Zykluszeiten bis zu 50 ms aus, und das dank seiner redundanten Konzeption unterbrechungsfrei. Diese Redundanz erlaubt auch einen Austausch von Teilen oder eine Aktualisierung der Firmware im laufenden Prozess. Die Schulung des Wartungspersonals für das System ist wichtig und muss gewährleisten, dass der C300 auch während einer präventiven Routinewartung oder Maßnahmen zur Fehlerdiagnose ununterbrochen weiterläuft. Allerdings kann das Feldpersonal bei einem derart robust ausgelegten Controller wie dem C300 im Bedarfsfall nur auf begrenzte praktische Erfahrungen für diese Aufgaben zurückgreifen.

Daher hat Honeywell ein vollständig simuliertes Leitsystem entwickelt, einschließlich eines auf erweiterter Realität basierenden C300-Controllers mit identischen Dimensionen wie beim tatsächlichen Controller. Damit kann das Feldpersonal die Aufgaben in einer abgesicherten Umgebung durchspielen. Durch die umfassende Integration mit der Software des Experion PKS ermöglicht diese AR-Lösung dem Feldpersonal, Automationsstrategien zu erstellen und zu laden sowie mit der virtuellen Hardware in gleicher Weise umzugehen, als wäre sie die aktuelle physische Hardware. Individuelle Anpassungen sind durch konfigurierbare Szenarien möglich und erlauben dem Trainer, die Lerninhalte den Anforderungen am jeweiligen Standort anzupassen.

Virtuelle Pipeline-Umgebung

Mehrwege-Ultraschalldurchflussmesser sind inzwischen etabliert bei der Durchflussmessung in großen Pipelines, speziell bei eichpflichtigem Transfer von Erdgas. So gut diese Messgeräte auch sind, wie alle Messgeräte werden sie dennoch von den Bedingungen in ihrer Umgebung beeinflusst. Eine seltene aber wichtige Wartungsaktivität für das Messgerät ist die interne Reinigung eines oder mehrerer Ultraschallwandler infolge zunehmender Verschmutzung durch Schwarzpulver. Zur Reduktion von Stillstandszeiten werden die Messgeräte mit einer Wechselarmatur zum Austausch der Umwandler im laufenden Betrieb geliefert. Das trägt zu erheblichen Einsparungen bei, da die Leitung für die Wartung nicht druckfrei gemacht werden muss. Allerdings verfügt auch hier das Feldpersonal über sehr wenig praktische Erfahrung für die Aufgabe. Honeywell entwickelte daher auf Basis eines Q.Sonic-Mehrwege-Ultraschall-Durchflussmessers eine simulierte virtuelle Realität für eine im Betrieb befindliche Pipeline, um damit das Feldpersonal bei der praktischen Durchführung der Aufgaben in einer sicheren Umgebung zu schulen. Dadurch wird die jeweilige Tätigkeit im Feld schneller und sicherer.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav0618honeywell

Halle 11.0, Stand C37


Autorin: Annemarie Diepenbroek

Senior Product Manager,

Honeywell Process Solutions

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