Das Industrial Metaverse wird von der Plattform Industrie 4.0 wie folgt definiert: ‚Das Industrial Metaverse bezeichnet den Einsatz von virtuellen und erweiterten Realitäten in der industriellen Produktion und Instandhaltung. Das Metaverse kann zur Prozessoptimierung und Effizienzsteigerung in der Produktion sowie zur Unterstützung von Telearbeit und Schulungen eingesetzt werden.‘ In diesem Beitrag werden die methodischen Schritte zur Erstellung des digitalen Hallenmodells sowie die technischen Details der Datenintegration mittels OPC UA erläutert. Darüber hinaus wird auf die Vorteile und potentiellen Anwendungsgebiete im Rahmen des Industrial Metaverse eingegangen.
Wem nutzt virtuelle Produktion?
Die Gründe, warum Institute und Unternehmen ein solches digitales Hallenmodell bzw. Metaverse erstellen sollten, sind vielfältig:
Außendarstellung – Unternehmen können ihre Innovationskraft und Technologieführerschaft demonstrieren, indem sie ihre Produkte und Dienstleistungen in einer interaktiven, immersiven Umgebung präsentieren. Das stärkt die Außenwahrnehmung der Marke und hebt das Unternehmen oder Institut von der Wettbewerbern ab.
Digitale Touren für Kunden – Virtuelle Führungen durch Werke und Showrooms ermöglichen es Kunden, Produkte und Prozesse realitätsnah zu erleben, ohne physisch vor Ort zu sein. Dies erhöht das Verständnis und die Wertschätzung für die angebotenen Produkte und Dienstleistungen und kann die Kaufentscheidung beeinflussen. Forschungseinrichtungen ermöglicht ein digitaler Rundgang die Darstellung aktueller Forschungsthemen und fördert den Austausch zwischen Unternehmen, anderen Instituten und Studenten.
Datenkonsolidierung – Das Industrial Metaverse bietet eine zentrale Plattform zur Integration und Analyse von Daten aus unterschiedlichen Quellen. Dies führt zu besseren Entscheidungen, optimierter Effizienz und frühzeitiger Problemerkennung. Auch aus Sicht der Forschung ergeben sich Vorteile. Themen im Forschungsbereich datengetriebene Services, erfordern eine Datenbasis an Prozessinformationen, die im Forschungskontext oft nicht vorhanden ist. So können Forscher am Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) an der Universität Stuttgarts künftig Daten aus dem Industrial Metaverse für ihre Forschung nutzen.
Architektur und Anwendung
Für die Realisierung eines digitalen Hallenmodells sind die CAD-Daten des Maschinenparks und der Maschinenhalle erforderlich. Eine alternative Umgebung wäre zwar auch möglich, der Mehrwert einer realitätsgetreuen Hallenbegehung bleibt jedoch erhalten, wenn reale CAD-Daten verwendet werden. Für den Export werden die in Solidworks erstellten CAD-Daten mit dem Zusatzprogramm Visualize als FBX-Datei exportiert. Anschließend werden die CAD-Dateien in eine Game-Engine, in diesem Fall Unity3D, übertragen. Unity3D bietet zahlreiche Features und Plugins, die integriert und genutzt werden können. Für den Anwendungsfall wurde ein OPC UA Interface Plugin entwickelt, das es ermöglicht, Daten direkt von OPC UA Servern zu lesen oder zu schreiben. Dies bedeutet, dass die digitalen Schatten der Maschinen in Unity3D mit den OPC UA Servern der realen Maschinen verbunden werden können. Die Architektur ist in der Abbildung 2 dargestellt.
Nah an Standards bleiben
Werden die Modelle im CAD für den Anwendungsfall kinematisiert, das heißt zusammenhängende bewegliche Elemente werden als einzelne Baugruppen in Unity3D exportiert, können die über OPC UA bereitgestellten Achswerte direkt für die Visualisierung verwendet werden. Wichtig ist auch, dass die OPC UA Server der Maschinen nach entsprechenden Spezifikationen, wie der ‚OPC UA for Machinery‘ modelliert werden, damit alle Daten über standardisierte Schnittstellen zugänglich sind. Dies erleichtert die Integration neuer Maschinen.
