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Virtual und Augmented Reality in der Logistik
LOGISTIK 4.0
Sommersemester 2018 Ruhr Universität Bochum
Institut für Unternehmensführung Prof. Dr. Inga Pollmeier
26. Juni 2018
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2 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Gliederung
Inhaltsübersicht
Einleitung
Von Industrie 4.0 zu Logistik 4.0
Grundlagen der Virtual und Augmented Reality-Technologie
Virtual und Augmented Reality in der Logistik
Zusammenfassung und Ausblick
1
2
3
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3 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Deutschlandweites Interesse am Thema Industrie 4.0 relativ zum höchsten Wert von 2012-2017
Trendanalyse zu Industrie 4.0
1. Einleitung
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4 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Weltweites Interesse am Thema Industrie 4.0 relativ zum höchsten Wert von 2012-2017
Trendanalyse zu Industrie 4.0
1. Einleitung
Que
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017)
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5 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Logistik trifft auf Industrie 4.0
1. Einleitung
• Aktuelle Entwicklungen, z.B. Postbot, Mehrwegpalette CHEP, Drohne, Efaflex, FTS, …
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6 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Entwicklung hin zu Industrie 4.0
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
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7 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Technologischer Wandel
– Dampfmaschine
– Webstuhl
– Eisenverarbeitung
• Konsequenzen des Wandels
– Starkes Bevölkerungswachstum
– Wachsende Kluft zwischen Kapitalisten und Arbeiterschaft
– Gewerkschaften entstehen
Die erste industrielle Revolution
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
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8 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Technologischer Wandel
– Verbrennungsmotor
– Elektrizität
– Kunststoffe
• Konsequenzen des Wandels – Öl und Kernkraft – Sinkende Produktionskosten – Steigende Einkommen – Massenproduktion – Demokratie und Sozialstaat
Die zweite industrielle Revolution
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
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9 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Technologischer Wandel
– Mikroelektronik
– Informations- und Kommunikationstechnik
– Automatisierung
• Konsequenzen des Wandels – Erneuerbare Energien – Mobilfunk und Internet – Rationalisierung – Globalisierung
Die dritte industrielle Revolution
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
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10 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Technologischer Wandel
– Vernetzung
– Cyber-physische Systeme
– Digitalisierung
• Konsequenzen des Wandels – Individualisierung der Kundenwünsche – Mensch-Maschine-Interaktion
Die vierte industrielle Revolution
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
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11 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Ursachen für die fortschreitende Digitalisierung
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
Global-wirtschaftliche
Einflussfaktoren
Technologische Einflussfaktoren
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12 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Globalwirtschaftliche Einflussfaktoren
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
Angebot von Serviceleistungen
Zunehmende Produkt-
individualisierung
Funktions-erweiterung bestehender
Produkte
Zusätzlicher Kundennutzen
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13 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Technologische Einflussfaktoren
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
Globale Daten-verfügbarkeit
Elektronische statt mechanische
Komponenten
Sinkende Sensorikpreise
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14 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Industrie 4.0 ist eine Sammelbezeichnung für Konzepte und Technologien zur Organisation von (unternehmensübergreifenden) Wertschöpfungsaktivitäten. In modular aufgebauten smarten Fabriken werden cyberphysische Systeme eingesetzt, um eine virtuelle Abbildung der realen Welt zu erstellen und dezentrale Entscheidungen zu treffen. Diese kommunizieren und kooperieren untereinander sowie mit menschlichen Akteuren in Echtzeit über das Internet der Dinge. Über das Internet der Dienste werden sowohl interne als auch organi-sationsübergreifende Dienstleistungen von den an der Wertschöpfungskette Beteiligten angeboten und in Anspruch genommen.
Was genau ist Industrie 4.0?
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15 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Cyber-Physical Systems (CPS) sind gekennzeichnet durch eine Verknüpfung von realen (physischen) Objekten und Prozessen mit informationsverarbeitenden (virtuellen) Objekten und Prozessen über offene, teilweise globale und jederzeit miteinander verbundene Informationsnetze.
Cyberphysische Systeme
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
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cyberphysisches System
Sensoren Prozessor Aktoren
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16 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Anwendungen von CPS in der Produktion
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17 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Logistik ist der
Prozess der Planung, Realisierung und Kontrolle
des effizienten, kosteneffektiven Fließens und Lagerns von Rohstoffen, Halbfabrikaten und Fertigfabrikaten und
den damit zusammenhängenden Informationen
vom Liefer- zum Empfangspunkt entsprechend den Anforderungen des Kunden.
Logistik und Logistik 4.0 (I)
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
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18 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Logistik und Logistik 4.0 (II)
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
Logistik 4.0 bezeichnet den Einsatz
der neuen Technologien und Konzepte der Industrie 4.0 in der Logistik. Dadurch können logistische Prozesse, Objekte und Akteure besser vernetzt, intelligente, sich selbst steuernde und lernfähige logistische Prozesse und Systeme erzeugt und
durch digital verfügbare und ausgetauschte Informationen
Entscheidungsprozesse beschleunigt und optimiert werden.
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19 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Geltungsbereich der Logistik 4.0
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
Beschaffungs-logistik
Produktions-logistik
Entsorgungs-logistik
Entsorgungslogistik
Rohstoffe
Hilfsstoffe
Betriebsstoffe
Verpackungen Maschinen und Anlagen
Fertigungsmaterial
Zulieferteile
Ersatzteile
Halbfabrikate
Bauteile
Handels- waren
Fertig- erzeugnisse
Retouren
Abfälle Rückstände
Industrie 4.0
Industrie 4.0
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Informationen Daten
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20 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Technologische Voraussetzungen
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
Logistik 4.0
Identifika-tion und Ortung
Sensorik und ein-gebettete Systeme
Datenüber-tragung- und -ver-arbeitung
Internet und Cloud Computing
Big Data und Daten-
analyse
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21 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Eindeutige Kennzeichnung der logistischen Objekte erforderlich
• Unterschiedliche Codierung gemäß GS1 Standard
• Lesegerät variiert je nach Codierungsart
Identifikation und Ortung
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
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22 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Autonome Zustandsbestimmung des logistischen Objekts durch Sensoren (z.B. Temperatur, Druck, Füllstand, Energieverbrauch…)
Sensorik und eingebettete Systeme
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
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23 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• durch Sensoren gewonnene Daten müssen verknüpft werden
• leistungsfähige und kostengünstige Datenfunkverbindung für mobile Daten erforderlich
• Leistungssteigerungen im Bereich der Computer-Hardware und Netzwerktechnologien als Enabler von zunehmendem Datenaustausch und -verarbeitung
Datenübertragung- und -verarbeitung
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
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24 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Nutzung des Internets, um umfangreiche IT-Dienstleistungen im und über das Netz zu beziehen
• Software as a Service ermöglicht Nutzen vollwertiger Anwendungen über das Netz bei Verfügbarkeit von Internetanschluss und Browser
Internet und Cloud Computing
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
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25 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Big Data und Datenanalyse
2. Industrie 4.0 und Logistik 4.0
Datenmenge (Volume)
Datenvielfalt (Variety)
Geschwindigkeit (Velocity)
Vertrauenswürdigkeit (Veracity)
Big Data
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26 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Was ist Virtual Reality (VR)?
3. VR und AR-Technologie
Virtual Reality is a high-end user interface that involves real-time simulation and interactions through multiple sensorial channels. These sensorial modalities are visual, auditory, tactile, smell, taste, etc. Q
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The primary defining characteristic of VR is inclusion; being surrounded by an environment. VR places the participant inside information.
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27 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Regelkreis der VR-Visualisierung
3. VR und AR-Technologie
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Modellierung Abstraktion
Ansicht
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28 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Die 3 I´s der Virtuellen Realität
3. VR und AR-Technologie
Immer-sion
Ima-gination
Virtuelle Realität
Inter-aktion
Vollkommene Eingebundenheit Que
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29 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Computer- vs. VR-simulierte Welt
3. VR und AR-Technologie
Computergraphik Virtuelle Realität rein visuelle Präsentation Multimodale Präsentation
Nicht unbedingt zeitkritisch Echtzeitdarstellung
Exozentrische Perspektive Egozentrische Perspektive
statisch/vorberechnete Animation Echtzeitinteraktion und -simulation
2D-Interaktion (Maus, Tastatur) 3D-Interaktion und Spracheingabe
Nicht-immersive Präsentation Immersive Präsentation
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30 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Komponenten eines VR-Systems
3. VR und AR-Technologie
Rechner mit VR-Software
Eingabe- bzw. Interaktionsgeräte Ausgabegeräte
- Head Mounted Display (HMD)
- Power Wall - Cave Automatic
Virtual Environment (CAVE)
- Datenhandschuh - Laufband - Joystick - …
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31 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Anwendungen in der digitalen Fabrik – Konstruktion (I)
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32 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Anwendungen in der digitalen Fabrik – Konstruktion (II)
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33 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Was ist Augmented Reality (AR)?
3. VR und AR-Technologie
Augmentierte Realität ist eine (unmittelbare, interaktive und echtzeitfähige) Erweiterung der Wahrnehmung der realen Umgebung um virtuelle Inhalte (für beliebige Sinne), welche sich in ihrer Ausprägung und Anmutung soweit wie möglich an der Realität orientieren, so dass im Extremfall (so das gewollt ist) eine Unterscheidung zwischen realen und virtuellen (Sinnes-) Eindrücken nicht mehr möglich ist.
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46.
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34 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Grundlegende Ausprägungen von AR
3. VR und AR-Technologie
Optisches See-Through-AR
Video See-Through-AR
Projektions-basiertes AR
Die Realität wird durch ein Kamerabild reprä-
sentiert und dieses überlagert.
Durchsichtiges Display, der Betrachter nimmt die Realität direkt wahr. Die virtuellen Informationen
werden zusätzlich eingeblendet.
Projektion der virtuellen Inhalte auf Gegenstände in der realen Umgebung.
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35 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Virtual vs. Augmented Reality
3. VR und AR-Technologie
Virtual Reality Augmented Reality System-plattform
stationäre Systeme mit 3D-Grafik-leistung und Performance (high-end) mobile Endgeräte (low-end)
Visualisierung komplexe 3D-Datensätze in Echtzeit multimediale Daten und Videoströme
Daten-anbindung
Aufbereitung von 3D-CAD-Dateien und Zugriff auf Produktdatenmanagement
Anbindung an allgemeine Systeme
Tracking eingeschränkter Interaktionsradius mit Genauigkeiten in Millimetern
Größerer Aktionsbereich; Genauigkeiten in Pixelgrößen
Interaktion in 3D und möglichst intuitiv mit realen Objekten
Qualifikation der Benutzer relativ hoch gering
Preis je System 25.000 € bis 1 Mio. € 1.000 € bis 10.000 € Que
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36 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Mixed Reality Taxonomie
3. VR und AR-Technologie
Que
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nung
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Dör
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2013
), S.
246
.
Virtualität
Realität Virtuelle Realität
Augmentierte Realität
Augmentierte Virtualität
Realität
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37 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Einsatzbereiche von VR und AR in der Logistik
4. VR und AR in der Logistik
VR-unterstützte Planung von
Logistikzentren
AR-gestützte Kommis-
sionierung
VR-unterstützte Schulung
AR-optimierter Verpackungs-
prozess
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38 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Einsatzbereiche von VR und AR in der Logistik
4. VR und AR in der Logistik
VR-unterstützte Planung von
Logistikzentren
AR-gestützte Kommis-
sionierung
VR-unterstützte Schulung
AR-optimierter Verpackungs-
prozess
![Page 39: LOGISTIK 4 - ifu.ruhr-uni-bochum.de · Virtual und Augmented Reality in der Logistik . LOGISTIK 4.0 . Sommersemester 2018 . Ruhr Universität Bochum . Institut für Unternehmensführung](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022021602/5d51954888c993a71b8b5456/html5/thumbnails/39.jpg)
39 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
VR-unterstützter Planungsprozess
4. VR und AR in der Logistik
vollständiges digitales Datenmodell der Lagerhalle
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40 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
VR-unterstützter Planungsprozess
4. VR und AR in der Logistik
Visualisierung und Diskussion verschiedener Varianten
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41 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
VR-unterstützter Planungsprozess
4. VR und AR in der Logistik
Auswahl eines konkreten Groblayouts
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42 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
VR-unterstützter Planungsprozess
4. VR und AR in der Logistik
vollständiges visuelles Modell
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2017
), S.
470
.
![Page 43: LOGISTIK 4 - ifu.ruhr-uni-bochum.de · Virtual und Augmented Reality in der Logistik . LOGISTIK 4.0 . Sommersemester 2018 . Ruhr Universität Bochum . Institut für Unternehmensführung](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022021602/5d51954888c993a71b8b5456/html5/thumbnails/43.jpg)
43 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
VR-unterstützter Planungsprozess
4. VR und AR in der Logistik Q
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0134
, S. 6
3f.
Umsetzung der Planungsergebnisse
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44 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Reduktion von Planungsaufwand und -kosten
• Steigerung der Planungsqualität
• Verbesserung der Akzeptanz des Planungsergebnisses
• Verbesserung der Planungsgeschwindigkeit führt zu Zeiteinsparung in der Projektlaufzeit
Vorteile der VR-gestützten Planung
4. VR und AR in der Logistik
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17),
S. 2
.
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45 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Einsatzbereiche von VR und AR in der Logistik
4. VR und AR in der Logistik
VR-unterstützte Planung von
Logistikzentren
AR-gestützte Kommis-
sionierung
VR-unterstützte Schulung
AR-optimierter Verpackungs-
prozess
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46 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
VR als Schulungsmedium in der Logistik
4. VR und AR in der Logistik
Prozessschulung Anlernen neuer Mitarbeiter Sicherheitstraining
Kennenlernen des Arbeitsplatzes und Einarbeiten ohne
Konsequenzen aus Fehlern
Erlernen neuer Arbeitsprozesse und
Abläufe zur laufenden Weiterqualifizierung der
Mitarbeiter
Trainieren sicherheitsrelevanter Verhaltensweisen und
Reaktionen im virtuellen Raum
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47 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
VR-unterstützter Schulungsprozess
4. VR und AR in der Logistik
digitales Modell erstellen
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48 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
VR-unterstützter Schulungsprozess
4. VR und AR in der Logistik
Bedienung des VR-Systems vermitteln
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49 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
VR-unterstützter Schulungsprozess
4. VR und AR in der Logistik
Üben der Prozessschritte im virtuellen Raum mit Anleitung/Feed-back vom Schulungsleiter
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50 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
VR-unterstützter Schulungsprozess
4. VR und AR in der Logistik
konstruktive Rückmeldung zum Schulungsinhalt
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51 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
VR-unterstützter Schulungsprozess
4. VR und AR in der Logistik
Arbeiten im erlernten Prozess
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52 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Einsatzbereiche von VR und AR in der Logistik
4. VR und AR in der Logistik
VR-unterstützte Planung von
Logistikzentren
AR-gestützte Kommis-
sionierung
VR-unterstützte Schulung
AR-optimierter Verpackungs-
prozess
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53 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Kommissionierung bezeichnet das Zusammenstellen von Teilmengen aus einer Gesamtmenge auf der Grundlage eines Kundenauftrags
• Steigerung der Effizienz durch visuelle Informationsbereitstellung
• Mensch-Maschine-Interaktion ermöglicht kontextbezogene Bereitstellung digitaler Informationen in das Sichtfeld des Kommissionierers
Visuelle Informationsbereit-stellung in der Kommissionierung
4. VR und AR in der Logistik
Datenbrille Head-up Display Projection Mapping
Emissive Projection Display
Richtungsunabhängige Informations-
darstellung
Richtungsabhängige Erzeugung eines virtuellen Bildes
Projektion der Information auf
Oberflächen
Anregung fluoreszierender
Partikel in einer Folie
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54 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Kommissionierung mittels Datenbrille (Pick by Vision)
4. VR und AR in der Logistik
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55 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
Einsatzbereiche von VR und AR in der Logistik
4. VR und AR in der Logistik
VR-unterstützte Planung von
Logistikzentren
AR-gestützte Kommis-
sionierung
VR-unterstützte Schulung
AR-optimierter Verpackungs-
prozess
![Page 56: LOGISTIK 4 - ifu.ruhr-uni-bochum.de · Virtual und Augmented Reality in der Logistik . LOGISTIK 4.0 . Sommersemester 2018 . Ruhr Universität Bochum . Institut für Unternehmensführung](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022021602/5d51954888c993a71b8b5456/html5/thumbnails/56.jpg)
56 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Zeit, Qualität und Kosten als wesentliche Determinanten des Verpackungsprozesses
• Nutzung digitaler Informationen über Verpackungen und Packmaße der Produkte zur Optimierung von Paketgröße und Positionierung der Packstücke
• Arbeitsanweisungen zum Verpackungsprozess mittels AR über Datenbrillen übermitteln
Datenbrillen zur Optimierung des Verpackungsprozesses
4. VR und AR in der Logistik
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57 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
• Nutzung der Konzepte und Technologien der Industrie 4.0 zur Steigerung der Effizienz und Effektivität der Logistik
• VR-Technologien zur Layoutplanung und Mitarbeiterschulung einsetzbar, aber technisch aufwändig und kostspielig
• AR-Technologien mitarbeiterbezogen zur Optimierung der operativen Logistikprozesse in der Kommissionierung und Verpackung kostengünstig einsetzbar, aber technische Weiterentwicklung erforderlich
• Technik kann den Menschen aufgrund einzigartiger kognitiver und körperlicher Fähigkeiten nicht ersetzen!
Beurteilung des Potenzials von VR und AR in der Logistik
5. Zusammenfassung und Ausblick
![Page 58: LOGISTIK 4 - ifu.ruhr-uni-bochum.de · Virtual und Augmented Reality in der Logistik . LOGISTIK 4.0 . Sommersemester 2018 . Ruhr Universität Bochum . Institut für Unternehmensführung](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022021602/5d51954888c993a71b8b5456/html5/thumbnails/58.jpg)
58 Bochum | 26. Juni 2018 | Logistik 4.0 | Prof. Dr. Inga Pollmeier
VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!