Hoe augmented reality werk transformeert

In een GE Renewable Energy-fabriek in Pensacola, FL, assembleert een technicus de bedrading van een schakelkast die in de hub van een windturbine gaat - een complex proces waarbij honderden draden in de overeenkomstige stopcontacten worden gekoppeld. De taak wordt traditioneel uitgevoerd met zware afhankelijkheid van een handleiding die de invoeglocatie van elke draad bevat. Maar de afgelopen 40 minuten heeft de technicus nauwgezet zijn werk gedaan met een bijna verontrustende precisie, zonder te pauzeren naar de dikke handmatige zitting die gesloten was in een hoek van de werkplaats.

De technicus heeft de krankzinnige hoeveelheid instructies in de handleiding niet onthouden. In plaats daarvan vertrouwt hij op Google Glass, een apparaat dat als een bril wordt gedragen en dat AR-technologie (augmented reality) gebruikt om stapsgewijze instructies voor de taak in zijn gezichtsveld te projecteren.

AR, de jongere neef van virtual reality (VR), overlapt grafische afbeeldingen en informatie met beelden uit de echte wereld. AR groeide in populariteit met de lancering van mobiele gaming-sensatie Pokemon Go en goofy Snapchat-filters. Maar grote technologiebedrijven - waaronder Google, Facebook en Apple - bieden nu platforms en tools voor het ontwikkelen van AR-applicaties.

Naast gaming en entertainment, is de grotere belofte voor AR, die naar schatting een markt van $ 49 miljard wordt in 2021, ook voor professionele hands-on medewerkers: toegang tot informatie en hulp onderweg kan een enorm verschil maken in snelheid en efficiëntie.

General Electric is een van de vele bedrijven die stilletjes AR-technologie testen als een methode om de productiviteit te verbeteren en fouten te verminderen. In het geval van de elektrische kast van de windturbine heeft een eerste gebruik van AR-brillen door de operator geleid tot een snelheidstoename van 34 procent. Deze trend vindt zijn weg naar andere grote bedrijven in verschillende industrieën en leidt tot merkbare verbeteringen in productie, magazijnbeheer, onderhoud van apparatuur, ontwerp en meer.

De wedergeboorte van AR-brillen

Google Glass debuteerde voor een kleine groep in 2013 met de Explorer-editie, maar het kreeg geen grip vanwege de prijs, het ontbreken van een duidelijke functie, buggy-prestaties en algehele griezeligheid. Mensen mijden het, vestigingen verbieden het, de gebruikers werden bekend als "Glassholes" en in 2015 was Google Glass voor consumenten opgeschort.

Maar dezelfde technologie vond een nieuw thuis in praktische werkplekken zoals fabrieken, magazijnen en ziekenhuizen, waar het de naam 'geassisteerde realiteit' kreeg.

"Verschillende bedrijven die met ons samenwerken en met andere leden in het ecosysteem werken, zagen dit als een potentiële spelwisselaar", zegt Jay Kim, Chief Strategy Officer bij Upskill, een vooraanstaande leverancier van industriële AR-oplossingen. "Er waren echte problemen die we aan het oplossen waren, terwijl deze apparaten in de consumentencontext gewoon leuk waren om te hebben."

Werknemers wrijvingsloos toegang geven tot informatie is een voor de hand liggende use case voor slimme brillen. En bedrijven zoals Upskill stellen organisaties in staat om AR-technologieën in hun werkstromen te integreren. GE, een van de belangrijkste klanten van Upskill, gebruikt de AR-toepassingen van het bedrijf in een aantal van zijn sectoren, waaronder duurzame energie en luchtvaart.

Terwijl ze werken, kunnen werknemers die een slimme bril gebruiken toegang krijgen tot instructies en gedetailleerde inhoud over de taak zonder hun werk te onderbreken. Ze werken samen met de versnelling via spraakopdrachten of door te vegen en op de zijkant van het glas te tikken. Met de apparaten kunnen ze informatie zoals beeldmateriaal of foto's uit hun werkomgeving vastleggen en voor opslag op de backend-servers van het bedrijf verzenden.

"In een steeds concurrerender mondiaal economisch landschap kijken zakelijke kopers naar alle kanten die ze kunnen bereiken om hun concurrentievoordeel ten opzichte van anderen te behouden", zegt Kim. Upskill biedt nu service aan een aantal spraakmakende klanten in verschillende industrieën, waaronder Boeing, Shell en Hershey. "Met AR zijn we in staat geweest om met een aantal van onze klanten zeer krachtige resultaten te behalen in alle facetten van wat het praktijkpersoneel doet, in de fabriek, in de productieomgeving, in het veld en in magazijnen."

Mixed Reality komt eraan

Andere bedrijven verbeteren de prestaties van het personeel door middel van mixed reality (MR), een meer geavanceerde vorm van augmented reality die tussen traditionele AR en VR staat. In tegenstelling tot standaard AR, die grafische objecten bovenop real-world beelden legt, heeft mixed reality diepte en wekt het de indruk dat die objecten in de echte ruimte zijn ingebed. In een MR-ervaring kan een virtueel object bijvoorbeeld gedeeltelijk of volledig worden verborgen als een object uit de echte wereld op zijn pad komt.

De technologie bevindt zich nog in een vroeg stadium. Headsets zijn omvangrijker, bedekken de hele visie van de gebruiker en hebben een beperkt gezichtsveld. En naast de geavanceerde headsets, vereisen de meeste MR-apparaten dat dragers aan een computer zijn gebonden, waardoor hun gebruik een beetje beperkt is in mobiele werkinstellingen.

De meeslepende ervaring van MR kent echter veelbelovende use-cases en veel bedrijven en investeerders wedden op de toekomst. Magic Leap, een MR-headsetopstart, heeft meer dan $ 1 miljard aan financiering opgehaald zonder zelfs het oorspronkelijke product vrij te geven. Gevestigde bedrijven zoals Microsoft en Epson hebben ook hun intrede gedaan in de ruimte.

Ruimtevaart- en verdedigingsgigant Lockheed Martin gebruikt mixed reality bij het bouwen en ontwerpen van fysieke prototypes zoals het ruimtevaartuig Orion en de ruimtestudio NextSTEP, twee projecten die het uitvoert in samenwerking met NASA.

"Je legt een astronaut in de fysieke stoel of schaal van de Orion, en je wilt dat die astronaut ziet hoe de binnenkant eruit gaat zien, maar je hebt daar geen fysiek model van, " zegt Darin Bolthouse, manager van het Collaborative Human Immersive Laboratory (CHIL) van Lockheed. "We bouwen de buitenste schil of basisstructuur van dat systeem als een volledig fysiek mockup, en dan kan iemand een augmented reality-apparaat aantrekken en beginnen met het bekijken van extra technische details."

Met behulp van een display op het hoofd, zoals de Microsoft HoloLens, een echt MR-apparaat, kan een gebruiker de bedieningspanelen, bedrading en andere delen van het voltooide model zien. "Voordat augmented reality, zou je de tijd moeten nemen om die extra details in het model op te nemen, met behulp van gedrukte textuurkaarten of extra fysieke mockups, " zegt Bolthouse. Nu kunnen ze de CAD-tekeningen van het model direct in de MR-headset projecteren.

In 2015 hebben Microsoft en Autodesk, de leider in CAD-software, samengewerkt om tools te bieden voor het visualiseren en delen van 3D-ontwerpen met MR-technologie. Er zijn een aantal gebieden waar dergelijke tools een groot verschil kunnen maken, waaronder constructie, architectuur en industriële engineering. De technologie kan ontwerpers, ingenieurs, architecten, werknemers en zelfs klanten op dezelfde pagina brengen door hen te helpen het project te visualiseren zoals het zou verschijnen in de werkelijke eindomgeving, in plaats van 2D-kaarten te bekijken of 3D-modellen te bekijken in CAD-software.

"Mixed reality is de volgende grote technologische grens binnen de bredere context van AR", zegt Kim. "Waar de technologie zal evolueren, is dat, nu de inhoudsbronnen klaar zijn om op een meeslepende manier te worden geconsumeerd, we zeker kunnen zien dat bedrijven meer en meer van de technologie gaan gebruiken… Dat is de volgende soort evolutie naar een wereld waar AR overal is."

Een groeiende markt

Volgens een onderzoek van Forrester Research zullen naar schatting 14, 4 miljoen Amerikaanse werknemers tegen 2025 een slimme bril op de werkplek dragen. Eerder dit jaar keerde Google Glass terug met een Enterprise Edition die veel van de technische tekortkomingen van het oorspronkelijke product oploste. Het kan nu op een veiligheidsbril worden aangebracht, waardoor het geschikt is voor meer werkomgevingen.

Maar Google is niet de enige speler in de ruimte; Vuzix, Intel en Iristick hebben ook AR slimme brillen voor het werk. En een toenemend aantal klantenbedrijven springen op de AR-kar. Aerospace-gigant Boeing, een andere klant van Upskill, gebruikt AR bij de constructie van kabelbomen, een handmatig proces dat zowel gevoelig als nauwgezet is en waarbij duizenden en duizenden draden voor elk vliegtuig worden geassembleerd.

Het bedrijf verving handleidingen en laptops in telefoonboekformaat door een gespecialiseerde AR-app en een slimme bril. De applicatie neemt de gebruiker door de stappen om de bestelling te voltooien. De gebruiker kan met de toepassing communiceren via spraakopdrachten en vragen naar routekaarten voor elke draad. Deze naadloze ervaring heeft de vliegtuigfabrikant in staat gesteld om de productietijd met 25 procent te verminderen.

"Even belangrijk als die productiviteitswinst was hun foutenpercentage dat effectief naar nul werd gereden", zegt Kim. "Niet alleen maakten ze dingen sneller, ze zorgden er ook voor dat elk product dat van die assemblagelijn kwam, goed was gebouwd. Die twee factoren samen zorgen voor miljoenen dollars aan besparingen wanneer ze op hun volledige activiteiten worden geprojecteerd."

De applicatie stelt gebruikers ook in staat om eerder opgenomen beelden van de assemblage opnieuw af te spelen voor begeleiding, of om hun point-of-view video te streamen naar een expert voor hulp op afstand.

"De hulp op afstand is een eenvoudige maar zeer belangrijke use case van slimme brillen bij professioneel werk", zegt Peter Verstraeten, CEO van Proceedix, een in België gevestigde leverancier van oplossingen voor cloud- en wearable applicaties. "Het is als een handsfree Skype die de zichtlijn van de veldingenieur en controlekamer-experts op één lijn brengt."

AGCO, een belangrijke fabrikant van landbouwmachines, schakelde een paar jaar geleden de diensten van Proceedix in om slimme glastechnologie in zijn fabrieken en werkplaatsen te integreren. Na het uitwerken van de knikken, integreerde het bedrijf AR volledig in zijn workflow. Een van de taken die een slimme bril voor het AGCO-personeel ter plaatse uitvoert, is hulp op afstand krijgen. Vertegenwoordigers van de buitendienst kunnen via hun slimme glasapplicatie foto's of livestreamvideo van machines naar de technische ondersteuning van AGCO sturen en hulp krijgen bij het oplossen van problemen. Zoals Verstraeten uitlegt, helpt de toepassing van smart glass en AR bedrijven tijd en reiskosten te besparen voor hun hoogopgeleide experts, een van hun schaarste middelen.

Coca Cola, een klant van Upskill, heeft een slimme bril in zijn bottelfaciliteiten geïntegreerd om de noodzaak te vermijden om experts uit Duitsland, waar hun leveranciers van apparatuur zich bevinden, in te schakelen voor taken zoals onderhoud en omschakeling. "Door hands-free hulp op afstand te bieden, konden ze een tweede paar ogen op de baan krijgen, de machinist helpen en downtime verminderen tijdens hun productieprocessen, " zegt Kim.

"Er zijn enorme voordelen", zegt Bolthouse, de ingenieur van Lockheed Martin, een bedrijf waar productietaken vaak plaatsvinden in cleanrooms die speciale pakken en toegangsprocedures vereisen. Toegang krijgen tot handsfree hulp op afstand van experts zonder dat ze op de werkvloer verschijnen, kan veel tijd en energie besparen.

Het personeel gereedmaken voor de toekomst

Vooruitgang in kunstmatige intelligentie en machine learning heeft geleid tot een grote verstoring in het arbeidslandschap. Hoewel we het nog niet hebben over de totale veroudering van menselijke arbeid, verschuiven de vaardigheidseisen voor banen in verschillende domeinen en nemen deze stapsgewijs toe, waardoor een steeds groter tekort aan gekwalificeerde kandidaten in verschillende domeinen ontstaat.

De Amerikaanse productiesector heeft bijvoorbeeld te maken met een groeiend tekort aan industriële werknemers. Volgens een Deloitte-studie uit 2015 moeten in het volgende decennium meer dan 3, 5 miljoen productiebanen worden vervuld. Maar door het gebrek aan geschoolde werknemers zullen 2 miljoen van die banen onvervuld blijven. Veel experts geloven dat de oplossing een combinatie van mens en machine is. In dit opzicht kan geassisteerde realiteit een spelwisselaar zijn.

"Wij geloven dat, hoewel technologie niet noodzakelijkerwijs de vaardigheidskloof op zich is, het zeker een rol speelt in het kunnen verminderen van de barrière voor toegang tot een aantal verschillende vaardigheidsposities, zodat mensen effectiever van een taak kunnen veranderen naar een andere of van de ene baan naar de andere door live begeleiding bij de taak te krijgen, "zegt Kim.

Gebruikscases die zo eenvoudig zijn als het weergeven van informatie, kunnen werknemers helpen zich aan te passen aan taken waarvoor ze eerder of gedeeltelijk instructies moesten onthouden om bekwaam te worden. Verder zijn er nog andere voordelen verbonden aan het zien van informatie in de context van de echte wereld.

"Het gaat gewoon de mogelijkheid om te begrijpen wat te doen gemakkelijker maken, omdat je geen ingewikkelder technische tekeningen of andere informatie hoeft te interpreteren, " zegt Bolthouse. "Door informatie op een meer intuïtieve en natuurlijke manier te presenteren, hoeven werknemers niet langer enkele vaardigheden te verwerven die ze in het verleden moesten hebben."

Het opleiden van het personeel is een ander gebied waarop augmented reality positieve hulp kan bieden. "Headsets zoals de HoloLens of Epson Moverio kunnen helpen interactieve training- en simulatiescenario's te bouwen, waardoor de drager meer te weten kan komen over wat hij in werkelijkheid moet doen door een digitale laag direct in het gezichtsveld te plaatsen", zegt Verstraeten, de CEO van Proceedix. Maar hij wijst ook op de kosten van de inhoudproductie als een beperkende factor. "Het kan alleen worden gerechtvaardigd door scenario's die vele gebruikers helpen, vaak of waarbij de kosten van falen enorm zijn", legt hij uit.

Lockheed gebruikt AR voor educatieve doeleinden in zijn productiefaciliteit voor zonnepanelen in Sunnyvale, CA, waar het de zonnevleugels voor zijn satellieten creëert. Met behulp van iPads en AR-apps bekijken werknemers virtuele modellen terwijl ze de stappen van elke assemblage leren, en ze kunnen het echte deel vergelijken met het AR-model tijdens hun werk.

AR en andere technologieën

De echte voordelen van AR bij het verbeteren van de veelzijdigheid van het personeelsbestand spelen een rol wanneer het wordt gecombineerd met andere opkomende technologieën, waardoor digitale workflows, meetbaarheid en transparantie in een heel productieproces worden gebracht.

GE Aviation begon AR samen met IoT-technologie te gebruiken om fouten te verminderen en werknemers te helpen hun vaardigheden bij het uitvoeren van gevoelige taken te verbeteren. In zijn Cincinnati-faciliteit gebruiken de monteurs van het bedrijf een slimme bril samen met IoT-compatibele momentsleutels bij het afstellen van B-moeren in motorvloeistofleidingen en slangen. Terwijl ze standaardprocedures doorlopen en een stap bereiken waarbij ze de momentsleutel moeten toepassen, leest de AR-applicatie de koppelwaarde in realtime van het apparaat en projecteert deze op het slimme glazen display.

"Niet alleen gebruik je nu AR om hulp te krijgen over hoe het werk te doen, je voltooit de lus door gegevens terug te sturen naar het systeem, wat je een bepaald niveau van naleving geeft en je meer inzicht geeft in hoe je product precies is werd gebouwd en onderhouden ", zegt Kim.

Naarmate technologieën zoals deep learning en computer vision steeds geavanceerder en alomtegenwoordiger worden in alle sectoren, zullen AR-apparaten ooit kunnen analyseren en begrijpen wat gebruikers doen en hen helpen bij het uitvoeren van taken.

"Als u een CAD-modelrepresentatie van een assemblage hebt, kunnen de apparaten uiteindelijk valideren dat u het correct hebt gedaan, of herkennen en aangeven of het niet overeenkomt met het referentiemateriaal, " zegt Bolthouse. "De combinatie van software en hardware doet dat momenteel niet op een robuuste manier, maar dat is de bedoeling van veel van deze dingen."

Uitdagingen

Ondanks de indrukwekkende vooruitgang in augmented reality blijven er hindernissen. De prijs van AR-uitrusting is aanzienlijk gedaald maar is nog steeds hoog; de Google Glass Enterprise Edition heeft bijvoorbeeld een prijskaartje van $ 1500. Voor niet-verbonden headsets met gemengde realiteit, zoals de Microsoft HoloLens, schommelen de prijzen rond de $ 3.000. Hoewel het rendement op de investering in de meeste gevallen enorm is, vormen de instapkosten voor het uitrusten van een aanzienlijk aantal werknemers met slimme brillen of MR-headsets een hindernis die niet alle bedrijven aankunnen.

Huidige apparaten zijn ook nog niet klaar om een ​​volledig meeslepende ervaring te bieden. "AR-toepassingen moeten worden afgeleid van CAD-tekeningen die zijn gebouwd op 8-core werkstations met enorme grafische kaarten, " zegt Kim, een vereiste dat het vrijwel onmogelijk maakt om die inhoud native te leveren op slimme brillen of headsets, die kleine hoeveelheden RAM en verwerkingsmogelijkheden.

"Je loopt tegen de grenzen van aan", zegt Kim. "Als een bedrijf probeert augmented reality-applicaties te maken die meeslepender zijn en overlays bieden bovenop echte objecten, dan zijn de kosten om die applicaties te gaan bouwen aanzienlijk."

Lockheeds Bolthouse noemt een beperkt gezichtsveld, misselijkheid, zwaarte en buggy-handgebaarherkenning als een van de technische tekortkomingen van de huidige hardware. "Het is alsof we ons nog steeds in het tijdperk van mobiele telefoons met draagbare AR-apparaten bevinden", zegt hij. "Hoewel de waarde van de manier waarop deze apparaten zullen worden toegepast, zeer duidelijk is, en we anticiperen op het gebruik ervan, denk ik dat vóór een brede acceptatie veel van deze technische problemen moeten worden opgelost."

Op dit moment is geassisteerde realiteit - het leveren van informatie die is gevonden in de bestaande databases van grote bedrijven - waar AR op grote schaal kan worden toegepast, een gebruik dat steeds meer bedrijven gebruiken. "Het is een kleinere schermervaring en niet meeslepend, maar ze bevatten alle informatie die mensen gewend zijn om dag in dag uit te zien terwijl ze hun werk doen, " zegt Kim. "We denken dat dit de eerste stap is naar de brede acceptatie van AR op de weg."

Zoals de oorspronkelijke Google Glass heeft aangetoond, zijn we misschien nog niet klaar om mensen met een AR-bril en -headset te zien in straten, winkels en (met name) openbare toiletten. Maar het hands-on personeelsbestand wil het graag omarmen. En naarmate het zich ontwikkelt, zal AR waarschijnlijk veel meer acceptatie vinden in de consumentenruimte. Een paar decennia geleden dachten tenslotte dat we allemaal zakformaat telefooncomputers zouden meenemen. Tegenwoordig is het moeilijk je een leven zonder hen voor te stellen.