Innovatives aus der Gebäudetechnik: Augmented Reality

Bulletin: Wie kam es zu der Gründung des Start-ups? Welche Verbindung haben Sie zur Baubranche? Wie wurden Sie auf diese Nische bzw. auf die Bedürfnisse der Baubranche aufmerksam?

Fadri Furrer: Die Gründungsidee entstand während des Doktorats im Rahmen des NCCR Digital Fabrication in der Robotik. Während der Entwicklung unserer «3D Vision»-Algorithmen für Kamera- und Objekttracking von Robotern erkannten wir, dass unsere Positions- und Orientierungsschätzungen für Objekte sehr präzise sind. Jedoch sind die Manipulations­fähigkeiten von mobilen Robotern vergleichsweise noch begrenzt. Die meisten heute verkauften Roboter, die nicht in kontrollierten Fabrikanlagen arbeiten, navigieren durch ihre Umgebung, ohne sie zu verändern. Während des Doktorats wurde für uns durch den intensiven Kontakt zur Industrie offensichtlich, dass auf Baustellen im Gegen­satz zur Planung viele Prozesse nach wie vor ähnlich ablaufen wie vor 100 Jahren. Sowohl auf der Baustelle als auch in der Vor­fertigung werden weiterhin überwiegend 2D-Pläne verwendet, obwohl es mittlerweile gängige Praxis ist, 3D-Modelle zu erstellen.

Frau Kim, Sie kommen aus der Rückversicherung und Strategieentwicklung. Welche Firmen sind das und was bringen Sie aus dieser Efahrung mit für Ihre zukünftigen Projekte?

Sheerah Kim: Vor Incon.ai habe ich fünfzehn Jahre bei Swiss Re gearbeitet, in verschiedenen Bereichen wie in der Technischen Buch­haltung, im Reporting & Analytics und im Corporate Strategy & Performance Management. Dadurch habe ich eine starke Affinität zu Daten, Macro-Trends, Markt­forschung, Go-to-Market Strategien und Nachhaltig­keit entwickelt. Dieses Wissen kann ich nun bei incon.ai einsetzen. Das Potenzial für innovative Lösungen ist in der Bau­industrie noch nicht ausgeschöpft, unter anderem bezüglich des Einsatzes von Augmented und Mixed Reality. Des Weiteren ist die Bau­industrie ein sehr fragmentierter und komplexer Markt mit vielen Stake­holders, die ein grosses Interesse teilen, den Gesamt­prozess end-to-end zu verbessern. Augmented Reality ist der nächste Sprung der Digita­lisierung in der Baubranche. Unser Geschäfts­modell stützt sich auf unsere Hypothese und den Glauben, dass sich die Industrie in der Anfangs­phase einer grossen Transfor­mation befindet. Sogenannte Early Adopters werden Augmented/Mixed Reality in den nächsten zwei Jahren in ihre Arbeitsprozesse enführen und standardmässig integrieren - sei es in der Planung, Produktion, auf der Baustelle oder in der Wartung. Unsere Vision: Wir befähigen alle, besser zu bauen, dank digitaler Produktions­pläne und Augmented Reality Visuali­sierungen.

Wer sind Ihre Kunden und was bieten Sie diesen?

SK: Unsere B2B / B2B2B Kunden sind genau diese Early Adopters der Bauindustrie. Dies können im Prinzip alle Stake­holders sein, die irgendwie im Gesamt- oder Teilprozess eines Bauprojekts involviert sind. Unser Ansatz bietet eine kunden­orientierte und pragmatische Lösung, da unsere Lösung keine Spezialausrüstung wie Sensoren oder aufwendige Schulungen benötigt. Unsere Software ist intuitiv gestaltet und auf allen gängigen mobilen Geräten wie Smartphones und Tablets (auf Android) nutzbar. Ausserdem synchro­nisieren wir die 3D Modelle mit gängigen Beamern. Bei dieser Trans­formation sind von Seiten der Unternehmen jedoch grosse Unsicherheiten zu spüren. Dabei dreht es sich mehr um den Change Prozess selbst. Komplett auf einen 2D-Plan zu verzichten bedeutet eine grosse Umstellung der bisherigen Arbeitsweise. Es bedeutet zwar eine Erleichterung und Effizienzsteigerung für Angestellte wie auch die Firma insgesamt. Dennoch müssen alle - egal ob CEO, Planer, Zimmer­meister oder Monteur - diese Veränderung wollen und aktiv vorantreiben. Wir bieten unseren Kunden deshalb eine enge Begleitung mit einem ersten Pilotprojekt im Umfang von vier bis acht Wochen, sowie eine kunden­spezifische Konfiguration. Auf diese Weise können sie ab ‘Tag 1’ der Initiali­sierung komfortabel und sicher unsere Lösung einsetzen.

Ist das Konzept auf andere Branchen übertragbar?

FF: Das Konzept ist sehr gut übertragbar. Für uns ist Voraus­setzung, dass 3D-Modelle vorhanden sind oder diese erstellt werden können. Wir können die Modelle automatisch in sequenzierte Bau­anlei­tungen konvertieren, über unsere AR Geräte anzeigen und mit zusätzlichen Informa­tionen versehen. Das kann zum Beispiel beim Zusammen­bau von Maschinen in Fabrik­hallen oder von Möbeln zuhause sein, beim Sortieren von Waren in Waren­häusern oder bei der Qualitäts­kontrolle nicht nur auf dem Bau sondern auch in Industrien wie dem Flugzeug-, Auto-, oder Zugsbau. Da unser Konzept es erlaubt zusätzliche Informa­tionen an gewünschten Orten anzuzeigen, kann es auch als Bedienungs­anleitungen von Maschinen, wie Industrie­maschinen, Fahrzeugen oder Haushalts­geräten verwendet werden.

Kundenprojekte: Wie läuft das ab?

SK: Wie Dr. Fadri Furrer bereits in der vorherigen Antwort erwähnt hat, ist die einzige Voraussetzung, dass es 3D-Modelle gibt oder diese erstellt werden können. Wir haben tolle Erfahrungen gemacht in der Holz­industrie und arbeiten mit zehn Holz­bau­firmen in einem Innosuisse-Projekt zusammen. Wir haben festgestellt, dass bereits sehr ausführliche und präzise 3D-Modelle im Planungs­prozess erstellt werden, die perfekt geeignet sind für die Anwendung von Augmented Reality Overlays. Das Know-How für die 3D-Modelle sowie zu CAD/BIM ist bereits firmenintern vorhanden. Unser System befähigt die Kunden, die 3D-Modelle effektiv vom Planer-Tisch für die Produktion und die Bau­stelle zum Leben zu erwecken. Wir haben einen typischen Kunden­prozess in der Holz Vor­fabrikation visualisiert.

Wie lange braucht man, um die Methode und das Programm verwenden zu können?

SK: Dies ist stark abhängig von der Maturität der bestehenden 3D-Modelle und den internen Prozesse der einzelnen Unternehmen. In der Regel gehen wir von einer ersten Phase zwischen zwei und acht Wochen aus, in der wir die Bau­pläne analysieren und diese in unserer Testum­gebung einspeisen. Anschliessend wird verbessert oder zusätzliche Informa­tionen integriert, z.B. Abstände und Messungen für Elektro­installa­tionen. Die zweite Phase - ebenfalls zwischen zwei und acht Wochen - beinhaltet die Vorbereitung für den Einsatz der AR-Baupläne sowie die Initialisierung (und ggf. Installation der Beamer), entweder in der Produktion oder auf der Baustelle. Die letzte Phase beinhaltet eine enge Begleitung in der ersten Woche mit vor Ort Support und Training der Belegschaft.

Das Erkennen und Tracken von Objekten wird von künstlicher Intelligenz unterstützt. Ist das eine grosse Herausforderung? Wird die KI an jedem neuen Ort zunächst «eingelernt»?

FF: Unsere Algorithmen funktio­nieren in erster Linie mittels klassischer Computer Vision. Wir verbessern aber unsere Schätzungen mittels Bildanalyse durch Neuronale Netze (KI). Die Netze werden mittels synthetischer Daten trainiert, somit müssen die Netze nicht an jedem neuen Ort neu trainiert werden. Anwendungs­spezifische Trainings­daten verbessern jedoch unsere Schätzungen. Falls wir Zugriff auf reale Bilder der Anwendungs­orte haben, können wir unsere Netze noch weiter verbessern.

Wie stellt man sicher, dass alle Modelle und Objekte gültig sind?

FF: Wir verwenden Modelle aus der Cloud, das bedeutet, solange eine Internet­verbindung besteht können wir sicherstellen, dass alle Benutzenden über Änderungen informiert werden.

Wird der Prozess komplett papierlos?

FF: Das ist unser Ziel und wir denken, dass wir auf gutem Weg dazu sind. Es wird noch einige rechtliche Hürden geben, aber diese scheinen überwindbar zu sein. Es wird wohl einfach noch ein bisschen Zeit brauchen.

Müssten Richtlinien zur technischen Dokumentation grundlegend modernisiert werden, um ideal von Ihrem System zu profitieren?

FF: Nein, ich denke nicht, dass grundlegende Veränderung notwendig sind, um vom System zu profitieren aber es können natürlich weitere Schritte obsolet werden, wie zum Beispiel die heute noch gesetzlich notwendigen ausgedruckten Pläne. Das sind aber jetzt schon nicht mehr so viele.

Frau Kim, studieren Sie digitale Ethik, um etwas davon in Ihrem Start-up umzusetzen? Gibt es auf diesem Gebiet ethische Konflikte?

SK: Mein CAS Digital Ethics Studium hat grundsätzlich keinen direkten Zusammenhang mit incon.ai. Aber natürlich können in jeder Firma im heutigen Zeitalter der Digitali­sierung viele potenzielle moralische Konflikte entstehen, die eine ethische Entscheidungs­findung fordern. Vor allem wenn extensiv intelligente Systeme eingesetzt werden. Seit der langjährigen Macro Trend Projektleitung bei Swiss Re bin ich überzeugt, dass der Anwendungs­bereich von Technologien ethischen Grund­prinzipien unterliegt. Die fundamentalen Leit­linien und Rahmen­bedingungen im Bereich 'Responsible AI’ sind jedoch unaus­gereift. Ich durfte im Herbst 2022 die Leiterin von ‘Data and AI Ethics’ von Thomsen Reuters kennenlernen. Bereits nach den ersten 10 Minuten im ethischen Diskurs wusste ich, dass dies mein Leidenschaftsprojekt wird. Ich glaube persönlich, dass es von grosser Wichtig­keit ist, dass alle Teilnehmer:innen der heutigen pluralisti­schen Gesellschaft die Fähigkeit aufbauen, einen ethischen Diskurs zu führen, um die Chancen und Risiken beim Einsatz von Technologien und künstlicher Intelligenz nachhaltig abzuwägen und zu hinterfragen.