Die Automobilindustrie steht von verschiedenen Seiten unter Druck, ihre Umweltauswirkungen zu reduzieren, auf die Produktion von Elektrofahrzeugen umzusteigen und die Digitalisierung voranzutreiben - und dabei weiterhin Gewinne zu erwirtschaften. Und das industrielle Metaverse könnte zahlreiche Möglichkeiten bieten, zu diesen Zielen beizutragen.
Der Zweck eines industriellen Metaversums besteht darin, eine digitale Version der Realität mit umfassender Konnektivität zu schaffen, die eine beispiellose Zusammenarbeit zwischen Spezialisten ermöglicht und Geschäfts- und Konstruktionsprozesse optimiert, um die Möglichkeiten in der realen Welt zu erweitern.
In der Planungsphase eines Bau- oder Modernisierungsprojekts könnte der Zugang zu umfassenden räumlichen Datensätzen eine weitaus größere Präzision bei der Computermodellierung ermöglichen und so viel Zeit, Energie und Kosten sparen. Darüber hinaus könnten viele der Besuche zur Inspektion und Planung vor Ort virtuell und aus der Ferne durchgeführt werden, wodurch sich die Notwendigkeit von Geschäftsreisen verringern würde.
Bei allem Hype um das Metaverse sind jedoch weitere Entwicklungen an unzähligen Fronten erforderlich. Die Etablierung des industriellen Metaversums erfordert mehrere Technologien, die alle zusammenarbeiten, anstatt von einer einzigen Plattform oder Marke abhängig zu sein.
Bei der Bereitstellung immersiver Umgebungen, die die Produktivität optimieren können, sind bereits Fortschritte zu verzeichnen, wobei die Bausteine für die Schaffung allumfassender virtueller Umgebungen entwickelt werden. Im Wesentlichen ist das Konzept eine Erweiterung der bestehenden digitalen Zwillinge und der Interkonnektivität des Internets der Dinge - nur in einem viel größeren Maßstab. Die Technologie für den Aufbau des Metaversums ist zwar größtenteils vorhanden, aber oft fragmentiert und es mangelt an Kohäsion zwischen verschiedenen Plattformen.
Die Notwendigkeit der Interoperabilität im industriellen Metaverse
Wenn Automobilunternehmen versuchen, bestehende Produktionslinien anzupassen oder ganz neue Bereiche für die Batterieherstellung zu errichten, bietet die Neugestaltung einer Produktionsanlage im virtuellen Raum viele Vorteile. Allerdings müssen die Pläne auf realer Physik und genauen räumlichen Daten beruhen, um eine korrekte Ausrichtung zwischen dem virtuellen und dem physischen Raum zu gewährleisten.
Das Metaverse erfordert jedoch zahlreiche Plattformen und Lösungen, die nahtlos miteinander interagieren und gleichzeitig den Nutzern eine einfache Bedienung ermöglichen. Da die Interoperabilität von entscheidender Bedeutung ist, müssen Herausforderungen überwunden werden, die sich daraus ergeben, dass verschiedene Daten- und Softwaresilos von Fachleuten, die in unterschiedlichen Disziplinen an einem Projekt arbeiten, getrennt bleiben.
"Sie haben verschiedene Disziplinen, die in ihren eigenen Silos arbeiten, wie zum Beispiel der Architekt, der Facility Manager, der Bauleiter oder der Fabrikplaner. Um die Komplexität noch zu erhöhen, arbeiten sie alle mit unterschiedlicher Software", erklärt Georg Schroth, CTO und Mitbegründer von NavVis - einem weltweit führenden Unternehmen für fortschrittliche Technologien für Reality Capture und digitale Fabriken. "Das Problem ist dann, dass sie oft nicht wissen, was die anderen Parteien parallel dazu tun."
Um dieses Problem zu lösen, hat das Technologieunternehmen NVIDIA seine Omniverse-Plattform auf den Markt gebracht, die auf der Technologie Universal Scene Description (USD) basiert, die ursprünglich vom Animationsstudio Pixar für die Produktion seiner Filme entwickelt wurde. USD ermöglicht es Teams aus verschiedenen Disziplinen, in einem synchronisierten 3D-Workflow zu arbeiten. So kann jeder verfolgen, woran Kollegen oder Partner arbeiten, und sehen, ob Änderungen vorgenommen wurden - ähnlich wie bei einem gemeinsam genutzten Google- oder Microsoft-Dokument, in dem Änderungen sichtbar sind. Diese Fähigkeiten sind in der Automobilindustrie von großem Interesse. So hat BMW kürzlich angekündigt, die NVIDIA-Plattform zu nutzen.
"Viele unserer Kunden implementieren Omniverse als ein großes Dach über all diesen verschiedenen Silos. Und NavVis kommt ins Spiel, indem es detaillierte Bestandsdaten ihrer Anlagen liefert", fügt Felix Reinshagen, CEO und Mitbegründer von NavVis.
Nach einer weiteren Partnerschaft mit BMW arbeitetNavVis mit NVIDIA Omniverse zusammen, um groß angelegte Reality Capture Daten über Automobilfabriken zu streamen. NavVis VLX Omniverse ist ein tragbares mobiles Mapping Gerät, das mit Hilfe von LIDAR-Sensoren (Light Detection and Ranging) innerhalb weniger Sekunden nicht nur umfangreiche räumliche Daten einer Produktionsanlage erfasst, sondern auch 360°-Panoramabilder in hoher Auflösung aufnimmt, um eine vollständige digitale Darstellung zu liefern.
Erfasste Bilder und räumliche Daten können über die Cloud hochgeladen und geteilt werden und sind dann für diejenigen, die sie benötigen, sofort zugänglich. In Kombination mit der PlattformNavVis IVION können die Nutzer dann ähnlich wie bei Google Street View virtuell durch die Einrichtungen navigieren. Außerdem,NavVis beschreibt sich selbst als "software-agnostisch", was bedeutet, dass die Interoperabilität zwischen Plattformen und Software von verschiedenen Entwicklern für andere Prozesse wie computergestütztes Design, Modellierung und Simulation gefördert wird.
Die Bedeutung von Reality Capture und Rescanning
Es ist zwar möglich, phantastische virtuelle Umgebungen zu entwerfen, aber die Verbindung mit der realen Welt ist für den Erfolg jedes industriellen Metaversums von entscheidender Bedeutung. Je detaillierter Reality Capture in Arbeitsumgebungen ist, desto größer sind die Glaubwürdigkeit und die Möglichkeiten für Anwendungsfälle in der Industrie.
Angesichts der Notwendigkeit, fotorealistische und immersive Umgebungen zu schaffen, könnte eine Kombination aus Reality Capture Technologien, wie sie von NavVis und interoperativen Plattformen wie dem NVIDIA Omniverse könnte innerhalb kürzester Zeit die Grundlage für ein industrielles Metaversum bilden. Eine weitere Dimension könnte durch den Einsatz von Augmented- oder Virtual-Reality-Technologien erreicht werden.
Aus Sicht der Fabrikplanung ermöglicht eine solche digitale Plattform niedrigere Änderungskosten bei der Fabrikimplementierung, eine effizientere Arbeit der Fabrikplaner und eine bessere Planung digitaler Alternativen, bevor Spezifikationen für die reale Welt erstellt werden.
"Die Planung funktioniert natürlich am besten in einer digitalen Welt, in der man schneller iterieren kann. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, physische Tests zu implementieren, bei denen man die Tests oft von Grund auf wiederholen muss, wenn ein Problem auftritt", fügt Schroth hinzu.
Um die Technologie zu optimieren, ist es jedoch entscheidend, die digitalen Fabriken auf der Grundlage der neuesten Daten auf dem neuesten Stand zu halten. Auch wenn mobiles Mapping eine deutliche Verbesserung gegenüber 2D-Gebäudeplänen auf Papier darstellt, handelt es sich letztlich um eine Momentaufnahme, die in sich schnell verändernden Umgebungen wie der Automobilindustrie schnell veraltet sein kann. Änderungen oder Erweiterungen an einer Produktionsanlage können sich auf die räumlichen Daten auswirken und einen erheblichen Unterschied bei der Planung weiterer umfangreicher Änderungen ausmachen. An dieser Stelle kommt das Rescanning ins Spiel.
"Die Technologie synchronisiert die physische und die digitale Welt und macht so die digitale Welt gültig und relevant", erklärt Reinshagen. "Das Zusammenführen der digitalen und der physischen Welt ist eine unabdingbare Voraussetzung und ein wesentlicher Bestandteil des Puzzles. Dazu braucht man nicht nur Scanning, sondern auch kontinuierliches Scanning oder Rescanning, um die Daten auf dem neuesten Stand zu halten."
Mit NavVis VLXkann eine Neuabtastung entweder durch einen Menschen oder einen automatischen Roboter schnell durchgeführt werden, wobei die Daten sofort zugänglich sind. "NavVis löst das Problem, räumliche Daten mit der realen physischen Realität synchron zu halten", fügt Reinshagen hinzu. "Die Bereitstellung einer digitalen Version der realen Welt bringt uns der zukünftigen Realität des Metaversums viel näher."
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