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Adaptive Informationsdarstellung in der industriellen Produktion

Konzeption eines 5G-fähigen AR-Systems
  • Jan Mertes

    Jan Mertes, M. Sc., ist seit 2021 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am FBK der TU Kaiserslautern (TUK) und forscht im Bereich der digitalen Technologien für Produktionssysteme insbesondere zu der Thematik 5G und der Nutzbarmachung dieser Technologie.

     EMAIL logo     , Matthias Klar

    Matthias Klar, M. Sc., ist seit 2020 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am FBK der TUK und forscht im Bereich der digitalen Technologien für Produktionssysteme insbesondere zu der Thematik automatisierte Fabriklayoutplanung mittels maschinellen Lernens.

         , Daniel Lindenschmitt

    Daniel Lindenschmitt, M. Sc., ist seit 2019 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Funkkommunikation und Navigation an der TUK und forscht im Bereich neuer Mobilfunkstandards insbesondere zur Thematik des Koexistenzmanagements und automatischer Lizensierung.

         , Moritz Glatt

    Moritz Glatt, M. Sc., ist seit 2017 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am FBK und forscht im Bereich der digitalen Technologien für Produktionssysteme.

         , Hans D. Schotten

    Prof. Dr.-Ing. Hans D. Schotten leitet seit 2007 den Lehrstuhl für Funkkommunikation und Navigation an der TUK. Seine Interessen liegen in den Bereichen von 5G, B5G, 6G, Mobilfunk und Funkkommunikation, Industrielles Internet, industrielle Sicherheitslösungen und Spektrumsmanagement. Prof. Schotten leitet als wissenschaftlicher Direktor am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern die Forschungsgruppe „Intelligente Netze“. Er ist Vorsitzender des Vorstands der ITG und Mitglied des VDE Präsidiums. Er leistet aktive Standardisierungsarbeit in 3GPP, IEEE, ETSI und 5G-ACIA.

         and Jan C. Aurich

    Prof. Dr.-Ing. Jan C. Aurich leitet seit 2002 den FBK an der TUK. Seine Forschungsinteressen liegen in den Bereichen Fertigungstechnologie, Mikrobearbeitung, CPPS, Life Cycle Engineering, PSS und nachhaltige Produktion. Prof. Aurich ist Fellow und Council Member der International Academy for Production Engineering (CIRP), Mitglied der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) und Mitglied der Deutschen Akademie für Technikwissenschaften (acatech). Er ist Sprecher des Themennetzwerkes Produktentwicklung und Produktion von acatech.
Published/Copyright: November 20, 2021
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Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb
From the journal Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Volume 116 Issue 11

Abstract

Die computergestützte Erweiterung physischer Objekte durch zusätzliche Informationsdarstellung birgt große Potenziale im industriellen Kontext. Diese als Augmented Reality (AR) bezeichnete Technologie benötigt hohe Rechenleistungen zur Verarbeitung der zur Verfügung gestellten Informationen und eine geringe Latenz zur Vermeidung von bewegungsbe dingtem Unwohlsein. Daher werden derzeit kabelgebundene AR-Systeme und solche mit einer integrierten Recheneinheit verwendet, die innerhalb der Produktion wenig akzeptiert sind. Der Mobilfunkstandard 5G kann jedoch die damit einhergehenden Restriktionen lösen. Daher stellt dieser Beitrag die Potenziale von 5G für flexible AR-Anwendungen innerhalb der Produktion anhand eines konzeptionellen Aufbaus eines 5G-fähigen ARSystems zur Darstellung von Maschineninformationen vor.

Abstract

The computer-aided augmentation of physical objects by providing additional information offers great potential in the industrial context. This technology, known as augmented reality (AR), requires high computing power to adapt the real-time information provided as well as low latency to avoid motion-related discomfort. Due to these characteristics, wired AR systems and those with an integrated computing unit are currently primarily used, with little acceptance within manufacturing. However, the 5G cellular standard can solve the corresponding restrictions. Therefore, the potentials of 5G for flexible AR applications are presented using a conceptual setup of a 5G-enabled AR system for the dynamic visualization of machine information.

Schlüsselwörter: 5G; Erweiterte Realität; Eye-Tracking; Gehirn-Computer-Schnittstelle; Edge-Server; Konzept
Keywords: 5G; Augmented Reality; Eye Tracking; Brain-Computer Interface; Edge Server; Concept

Hinweis

Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen von den Mitgliedern des ZWFAdvisory Board wissenschaftlich begutachteten Fachaufsatz (Peer-Review).

Tel.: +49 (0) 631 205-4306

About the authors

Jan Mertes

Jan Mertes, M. Sc., ist seit 2021 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am FBK der TU Kaiserslautern (TUK) und forscht im Bereich der digitalen Technologien für Produktionssysteme insbesondere zu der Thematik 5G und der Nutzbarmachung dieser Technologie.

Matthias Klar

Matthias Klar, M. Sc., ist seit 2020 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am FBK der TUK und forscht im Bereich der digitalen Technologien für Produktionssysteme insbesondere zu der Thematik automatisierte Fabriklayoutplanung mittels maschinellen Lernens.

Daniel Lindenschmitt

Daniel Lindenschmitt, M. Sc., ist seit 2019 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Funkkommunikation und Navigation an der TUK und forscht im Bereich neuer Mobilfunkstandards insbesondere zur Thematik des Koexistenzmanagements und automatischer Lizensierung.

Moritz Glatt

Moritz Glatt, M. Sc., ist seit 2017 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am FBK und forscht im Bereich der digitalen Technologien für Produktionssysteme.

Prof. Dr.-Ing. Hans D. Schotten

Prof. Dr.-Ing. Hans D. Schotten leitet seit 2007 den Lehrstuhl für Funkkommunikation und Navigation an der TUK. Seine Interessen liegen in den Bereichen von 5G, B5G, 6G, Mobilfunk und Funkkommunikation, Industrielles Internet, industrielle Sicherheitslösungen und Spektrumsmanagement. Prof. Schotten leitet als wissenschaftlicher Direktor am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern die Forschungsgruppe „Intelligente Netze“. Er ist Vorsitzender des Vorstands der ITG und Mitglied des VDE Präsidiums. Er leistet aktive Standardisierungsarbeit in 3GPP, IEEE, ETSI und 5G-ACIA.

Prof. Dr.-Ing. Jan C. Aurich

Prof. Dr.-Ing. Jan C. Aurich leitet seit 2002 den FBK an der TUK. Seine Forschungsinteressen liegen in den Bereichen Fertigungstechnologie, Mikrobearbeitung, CPPS, Life Cycle Engineering, PSS und nachhaltige Produktion. Prof. Aurich ist Fellow und Council Member der International Academy for Production Engineering (CIRP), Mitglied der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) und Mitglied der Deutschen Akademie für Technikwissenschaften (acatech). Er ist Sprecher des Themennetzwerkes Produktentwicklung und Produktion von acatech.

Danksagung

Die Autoren danken dem Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) für die finanzielle Unterstützung im Rahmen der 5x5G-Strategie (Förderkennzeichen: VB-5GFKAISE) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die finanzielle Unterstützung im Rahmen des IRTG 2057 (Förderkennzeichen: 252408385).

Literatur

1 Anderl, R.; Fleischer, J.: Guideline Industrie 4.0. Guiding Principles for the Implementation of Industrie 4.0 in Small and Medium Sized Businesses. VDMA-Verlag, Frankfurt a. M. 2015Search in Google Scholar

2 Alcácer, V.; Cruz-Machado, V.: Scanning the Industry 4.0: A Literature Review on Technologies for Manufacturing Systems. Engineering Science and Technology, an International Journal 22 (2019) 3, S. 899–919 DOI: 10.1016/j.jestch.2019.01.00610.1016/j.jestch.2019.01.006Search in Google Scholar

3 Palmarini, R.; Erkoyuncu, J.; Roy, R.; Torabmostaedi, H.: A Systematic Review of Augmented Reality Applications in Maintenance. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 49 (2018), S. 215–228 DOI: 10.1016/j.rcim.2017.06.00210.1016/j.rcim.2017.06.002Search in Google Scholar

4 Zubizarreta, J.; Aguinaga, I.; Amundarain, A.: A Framework for Augmented Reality Guidance in Industry. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 102 (2019) 9–12, S. 4095–4108 DOI: 10.1007/s00170-019-03527-210.1007/s00170-019-03527-2Search in Google Scholar

5 Nee, A.; Ong, S.; Chryssolouris, G.; Mourtzis, D.: Augmented Reality Applications in Design and Manufacturing. CIRP Annals 61 (2012) 2, S. 657–679 DOI: 10.1016/j.cirp.2012.05.01010.1016/j.cirp.2012.05.010Search in Google Scholar

6 Fraga-Lamas, P.; Fernandez-Carames, T.; Blanco-Novoa, O.; Vilar-Montesinos, M.: A Review on Industrial Augmented Reality Systems for the Industry 4.0 Shipyard. IEEE Access 6 (2018), S. 13358–13375 DOI: 10.1109/ACCESS.2018.280832610.1109/ACCESS.2018.2808326Search in Google Scholar

7 Siriwardhana, Y.; Porambage, P.; Liyanage, M.; Ylinattila, M.: A Survey on Mobile Augmented Reality with 5G Mobile Edge Computing: Architectures, Applications and Technical Aspects. IEEE Communications Surveys & Tutorials (2021), S. 1 DOI: 10.1109/COMST.2021.306198110.1109/COMST.2021.3061981Search in Google Scholar

8 Orlosky, J.; Kiyokawa, K.; Takemura, H.: Virtual and Augmented Reality on the 5G Highway. Journal of Information Processing 25 (2017), S. 133–141 DOI: 10.2197/ipsjjip.25.13310.2197/ipsjjip.25.133Search in Google Scholar

9 Parvez, I.; Rahmati, A.; Guvenc, I.; Sarwat, A.; Dai, H.: A Survey on Low Latency Towards 5G: RAN, Core Network and Caching Solutions. IEEE Communications Surveys & Tutorials 20 (2018) 4, S. 3098–3130 DOI: 10.1109/COMST.2018.284134910.1109/COMST.2018.2841349Search in Google Scholar

10 Chatzopoulos, D.; Bermejo, C.; Huang, Z.; Hui, P.: Mobile Augmented Reality Survey: From Where We Are to Where We Go. IEEE Access 5 (2017), S. 6917–6950 DOI: 10.1109/ACCESS.2017.269816410.1109/ACCESS.2017.2698164Search in Google Scholar

11 European Telecommunications Standards Institute: 5G. Online unter https://www. etsi.org/technologies/5g [Zugriff am 01.06.2021]Search in Google Scholar

12 Foukas, X., Patounas, G., Elmokashfi, A., Marina, M.K: Network Slicing in 5G: Survey and Challenges. IEEE Communications Magazine (2017) 55, S. 94 DOI: 10.1109/MCOM.2017.160095110.1109/MCOM.2017.1600951Search in Google Scholar

13 Angerer, H., Bahr, M., Bergmann, A., Drachsler, K., Fessler, M., Gergeleit, M., Janker, M., Klaus, H., Koppenborg, J., Marchenko, N., Juarez Pena, J.L., Schellenberger, C., Schröder, B., Schulz-Zander, J., Seipl, M., Stanczk, S., Schuh, K., Weishaupt, G., Zielinski, E., Zimmermann, M.: Guidelines for 5G Campus Networks – Orientation for Small and MediumSized Businesses, Berlin 2020Search in Google Scholar

14 Rao, S.; Prasad, R.: Impact of 5G Technologies on Industry 4.0. Wireless Personal Communications 100 (2018) 1, S. 145–159 DOI: 10.1007/s11277-018-5615-710.1007/s11277-018-5615-7Search in Google Scholar

15 Oughton, E.; Lehr, W.; Katsaros, K.; Selinis, I.; Bubley, D.; Kusuma, J.: Revisiting Wireless Internet Connectivity: 5G vs Wi-Fi 6. Telecommunications Policy 45 (2021) 5, S. 102127 DOI: 10.1016/j.telpol.2021.10212710.1016/j.telpol.2021.102127Search in Google Scholar
Published Online: 2021-11-20

© 2021 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany

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  1. Inhalt
  2. Editorial
  3. Neuorientierung bei globaler Unsicherheit
  4. Fabrikplanung
  5. Planung zukunftsrobuster Fabriken
  6. Industrielle Produktion
  7. Adaptive Informationsdarstellung in der industriellen Produktion
  8. Produktionsplanung
  9. Produktionskennlinien mit Belastungsflexibilität
  10. Konzept zur Lösung von industriellen Reihenfolgeplanungsproblemen
  11. Shopfloor Management
  12. Integration von Process Mining ins Shopfloor Management
  13. Transportketten
  14. Das Fermi-Problem des innerbetrieblichen Transports
  15. Produktgestaltung
  16. Wertstromgerechte Produktgestaltung mittels Simulation absichern
  17. Modellierung
  18. MBSE-Modellierung für Verhaltens- und Struktursimulation
  19. Elektromobilität
  20. Zukunftsperspektive von Lithium-Ionen-Batteriepacks
  21. Energieeffizienz
  22. Simulationsbasierte Steigerung der Energieeffizienz in der variantenreichen Backwarenproduktion
  23. Leichtbau
  24. Konzept eines systemischen Entwicklungsprozesses zur Hebung von Leichtbaupotenzialen
  25. Additive Fertigung
  26. Eigenschaften marktfähiger AM-Dienstleistungen
  27. Umformen
  28. Verschleißschutzschichten für das Halbwarmschmieden
  29. Zuführtechnik
  30. Aerodynamische Zuführtechnik
  31. Bestärkendes Lernen
  32. Dynamische Losgrößenoptimierung mit bestärkendem Lernen
  33. Studie
  34. Modellkonsistenz in der Entwicklung von Materialflusssystemen
  35. Digitalisierung
  36. Digitalisierung als Voraussetzung für den Wissenstransfer in produzierenden KMU
  37. Digitale Prozesslenkung mit ToolProduction
  38. Produktionssysteme
  39. Konzeption und Entwicklung eines Produktionsanlagenkonfigurators
  40. Agentenbasierte Simulation für CPPS
  41. Wertstromkinematik – Produktionssysteme neu gedacht
  42. Produktionsdaten
  43. Betriebsdaten und ihre aktuellen Potenziale
  44. Vorschau
  45. Vorschau
https://doi.org/10.1515/zwf-2021-0181
Keywords for this article
5G; Augmented Reality; Eye Tracking; Brain-Computer Interface; Edge Server; Concept

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