Internet of Things und Augmented Reality gehören zusammen.

Dies zeigt dieses Beispiel eines neu konzipierten 3D-Scanners, der ein Gerät virtuell in Einzelteile zerlegt und Kunden ermöglicht, diese direkt im Webshop oder mittels App zu bestellen.

Warum kam er auf die Idee, einen 3D-Scanner herzustellen? «Zu Beginn klickte ich viele Tutorials der Herstellerfirma PTC durch», sagt Matthias Hippen, ICT Architekt bei der GIA Informatik AG. Die Resellerin von PTC vertreibt die Internet-of-Things-(IoT-)Lösung Thingworx und die Augmented-Reality-(AR-)Plattform Vuforia Studio. Thingworx ermöglicht es, Informationen aus verschiedenen Quellen wie beispielsweise Sensordaten von Maschinen oder Lagerverfügbarkeit aus einem ERP-System auf einer Plattform zusammenzutragen, und Vuforia Studio, diese Daten in einem virtuellen Erlebnis zu betrachten. Diese Produkte sind keine Endlösungen, sondern bilden ein Framework, mit dem Unternehmen ihre Ideen umsetzen können. «Vielen Kunden ist es wichtig, etwas Physisches in den Händen zu halten. Deshalb baute ich einen 3D-Scanner, der real existiert und das grosse Potenzial dieser Produkte aufzeigt», erklärt Matthias Hippen. Der Apparat sollte nicht allzu gross sein, viele Sensordaten abgreifen, sich nicht fortbewegen und dennoch bewegliche Teile aufweisen. Zudem lassen sich Werte auf der Thingworx-Plattform abbilden und eine AR-Experience bauen mit Darstellung von Sensordaten und Animationen.

Matthias Hippen

Matthias Hippen, ICT Architekt bei der GIA Informatik AG

«Das Alleinstellungsmerkmal besteht darin, den Scanner virtuell in seine Einzelteile zu zerlegen und von der benötigten Komponente Informationen wie Preis und Artikelnummer aus dem Webshop anzuzeigen.»

Matthias Hippen
ICT Architekt bei der GIA Informatik AG

Der Projektablauf

«Zuerst arbeitete ich einen Projektplan aus und stellte ihn der Geschäftsleitung vor», legt Matthias Hippen dar. Nachdem dieser akzeptiert wurde, begann die Realisierungsphase. Der ICT Architekt modellierte den 3D-Scanner mit einem CAD-Programm, schrieb dafür die Firmware (Betriebssoftware, die in Geräten eingebettet ist), stellte die Konnektivität zur IoT-Plattform Thingworx her und baute eine Experience auf der AR-Plattform. Ferner erstellte er die Maschine mittels 3D-Druck (FDM-Verfahren) und baute diverse Sensoren ein. Zudem installierte er verschiedene Services und begann mit Programmieren. «Das Projekt entwickelte sich iterativ weiter, da Kunden spezifische Anforderungen stellten – zum Beispiel die Verknüpfung der Experience mit einem Webshop – und in Workshops von PTC neue Technologien vorgestellt wurden», weiss Matthias Hippen. Das Projekt dauerte neun Monate.

3D-Druck

Matthias Hippen baute das Anschauungsobjekt mittels 3D-Druck zusammen. In der Abbildung der Druck der Motorenhalterung.

Was bezwecken Internet of Things und Augmented Reality?

IoT ist das smarte Verknüpfen von Geräten und die Auswertung der Daten. «Mit AR werden dreidimensionale Körper im Raum dargestellt und manipuliert, wie etwa das Spiel Pokemon Go, das auch auf der Vuforia Engine basiert», unterstreicht der Experte. Verknüpft man IoT und AR, ergeben sich ungeahnte Möglichkeiten, zum Beispiel Barcode scannen (AR) und direkt Realtime-Werte (IoT) einer Komponente einer Wasserpumpe erhalten. Verzeichnet die Pumpe eine reduzierte Leistung wegen eines defekten Ventils, reduziert das nachgelagerte Mahlwerk die Leistung ebenfalls. «Mit AR lässt sich die Baugruppe in ihre einzelnen Komponenten aufsplitten und das defekte Teil auswählen. Die aktuelle Artikelnummer und der Preis werden automatisch vom ERP-System oder dem Webshop übernommen», sagt der Entwickler.

Dashboard Vuforia

Dashboard der AR-Plattform Vuforia Studio, um die Daten in einem virtuellen Erlebnis darzustellen.

So funktioniert der 3D-Scanner

Der 3D-Scanner überträgt die Sensordaten an Thingworx. Diese werden über ein Mashup (Website, die Informationen zum 3D-Scanner bereithält) auf einem Dashboard dargestellt und sind in der AR-Experience verfügbar. «Die Maschine wird über das Mashup oder die Experience kontrolliert und gesteuert», erklärt Matthias Hippen. «Das Alleinstellungsmerkmal besteht darin, den Scanner virtuell in seine Einzelteile zu zerlegen und von der benötigten Komponente Informationen wie Preis und Artikelnummer aus dem Webshop anzuzeigen. Überdies lässt sich das benötigte Teil auch aus der Experience bestellen und der Auftragseingang im Webshop beobachten.» Erhältlich für IOS und Android als PTC-App Vuforia View (Experience-Service-URL in den Einstellungen https://experience.gia.ch) und im Webshop via https://scanner-shop.gia.ch/.

«Dank des Demowebshops sind Einzelteile aus dem 3D-Scanner mittels Berührung des Bildschirms bestellbar und ist der Bestelleingang auf der Website sofort ersichtlich.»

Matthias Hippen
ICT Architekt bei der GIA Informatik AG

Zu meisternde Hürden

Die grösste Hürde im Projekt war es, ein geeignetes Anschauungsobjekt zu entwickeln, das möglichst viele Funktionen beider Plattformen vereinigt. Matthias Hippen: «Es war zielführend, mit Kunden zu sprechen, deren Bedürfnisse abzuholen, teamintern Diskussionen abzuhalten und auch den Sales-Bereich miteinzubeziehen.» Um auf das Anliegen der Kunden einzugehen, die Experience an den Webshop anzubinden, entwickelte der ICT Architekt einen Demowebshop und zeigte das Potenzial auf. Dank dieses Webshops sind Einzelteile aus dem 3D-Scanner mittels Berührung des Bildschirms bestellbar und ist der Bestelleingang auf der Website sofort ersichtlich.

Webshop

Der Webshop wurde mit dem JavaScript-Webframework Vue.js programmiert.

Der Nutzen ist gross

Bei beiden Produkten, Thingworx und Vuforia, handelt es sich um Plattformen, die ein Gerüst darstellen. «Um den Kundenbedürfnissen gerecht zu werden und die vielfältigen Möglichkeiten der PTC-Produkte aufzuzeigen, ist ein Anschauungsobjekt ein wesentlicher Schritt», weiss der Experte. Wenn weitere Funktionen gewünscht sind, ist es ideal, um zu demonstrieren, dass die IT-Dienstleisterin GIA Informatik in der Lage ist, diese zu konzipieren und zu entwickeln.

«Um den Kundenbedürfnissen gerecht zu werden und die vielfältigen Möglichkeiten der PTC-Produkte aufzuzeigen, ist ein Anschauungsobjekt ein wesentlicher Schritt.»

Matthias Hippen
ICT Architekt bei der GIA Informatik AG

Tipps für potenzielle Kunden

Es ist wichtig, bei der Auswahl einer IoT- oder AR-Plattform zuerst klein zu starten, zum Beispiel mit einem Vorprojekt. «Ferner muss man das grosse Ganze im Auge behalten und sich nicht wegen Inkompatibilitäten der Systeme die Zukunft verbauen. GIA Informatik ist stark in der Beratung», so Matthias Hippen.

Der konstruierte 3D-Scanner in Aktion

Weitere Schritte in Zukunft

Der Showcase bietet die gewünschten Funktionen und ist jederzeit ausbaubar. Matthias Hippen: «Eine Idee, die wir weiterverfolgen, ist ein Konfigurator. Damit ist es möglich, verschiedene Konfigurationen des 3D-Scanners virtuell zusammenzustellen.»

Das Alleinstellungsmerkmal: Der Webshop übermittelt Informationen von Komponenten wie den Produktnamen, die Farbe und den Lagerbestand.

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