Virtual Reality

Immersive Technologien verändern die Fertigung grundlegend. VR, AR, MR und XR verbinden physische und digitale Welten zu interaktiven Arbeitsumgebungen. In der Industrie 4.0 ermöglichen sie dadurch einen intuitiveren Zugang zu Planung, Produktion, Instandhaltung oder Qualifizierung. Diese Ausgabe von Industry 4.0 Science zeigt, wie immersive Technologien zu einem zentralen Baustein resilienter, flexibler Produktionssysteme werden.

Metaversum-basierte Trainingsprogramme bieten eine realitätsnahe und risikofreie Lernumgebung, die besonders im industriellen Kontext wertvolle Anwendungen findet – etwa in immersiven Schulungen und der Simulation von Arbeitsabläufen. Trotz erheblicher Potenziale bestehen Herausforderungen wie Datenschutz, technologische Akzeptanz und Integration in bestehende Systeme. Zur Untersuchung der Relevanz von Schulungen im Metaverse wurden vier Experteninterviews durchgeführt. Um die wissenschaftliche Strenge zu gewährleisten, wurde bei allen Interviews derselbe Fragebogen eingesetzt. Dies ermöglichte es, die Antworten zu analysieren und vergleichbare, verlässliche Daten zu erhalten.

Lernfabriken bieten eine praxisnahe Umgebung zur Simulation von Produktionsprozessen, in der Lernende Kompetenzen durch direkte Anwendung neuer Technologien erwerben können. Das Industrial Transformation Lab (InTraLab) simuliert hybride Produktionsprozesse und integriert reale Demonstratoren sowie virtuelle Simulationen. Dies ermöglicht Lernenden den Erwerb von Handlungskompetenzen und Fähigkeiten, die für die digital transformierte Arbeitswelt entscheidend sind.

Modellierung und Simulation bieten zahlreiche Vorteile, insbesondere in der Produkt- und Prozessentwicklung. Grafische Modelle etwa erleichtern die Darstellung von Sachverhalten und verdeutlichen Schwachstellen oder Potenziale. Erklärungsmodelle wiederum schaffen Klarheit über bestimmte Ereignisse. Insbesondere Digitale Zwillinge, IoT und Big Data als Konzepte und Technologien haben sich in den vergangenen Jahren stark entwickelt.

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Untersuchung aktueller technischer Herausforderungen im Kontext industrieller Virtual Reality (VR)-basierter Trainingsanwendungen. Der aktuelle Stand der Technik industrieller VR-Anwendungen wird analysiert und ein strukturierter Überblick über die bestehenden technischen Herausforderungen gegeben. Die identifizierten Herausforderungen werden anhand eines industriellen Schulungsszenarios für den sicheren Umgang mit elektrischen Bauteilen diskutiert.

Lernfabriken bieten die Möglichkeit, das in der Theorie vermittelte Wissen an realitätsnahen Industriesystemen zu planen, durchzuführen und zu analysieren. In diesem Beitrag wird analysiert, welches Potenzial die Entwicklung und der Betrieb einer Lernfabrik in einer virtuellen Umgebung haben. Hierfür werden Institutionen mit Lernfabriken hinsichtlich der Herausforderungen und Wünsche im Betrieb von Lernfabriken befragt und die genannten Aspekte im Hinblick auf ihre Abbildbarkeit in Virtual Reality diskutiert. Das Ergebnis zeigt, dass Virtual Reality einen Großteil der Aspekte positiv beeinflusst und ein hohes Potenzial besitzt, um aktuelle Herausforderungen im Aufbau und Betrieb der Lernfabriken zu lösen.

Technologien wie Digital Mock Up (DMU) und Virtuelle Realität (VR) können bereits zu einem frühen Zeitpunkt im Produktentstehungsprozess helfen, Fehler im Produktdesign zu entdecken und zu beheben. Die Virtuelle Absicherung greift allerdings bisher nicht systematisch auf Erfahrungen aus bestehenden Projekten zurück, um diejenigen Absicherungsaufträge abzuleiten, die - auf der Basis einer nachvollziehbaren Quantifizierung - den höchsten Nutzen versprechen. Die neu entwickelte Methode des DMU-Cockpits bündelt das dezentral vorhandene Wissen über Fehlerquellen in einem zentralen Werkzeug, um Absicherungsaufträge für die möglichen Fehlerquellen der Bauteile zu erzeugen. Die Funktionsweise wird in diesem Beitrag am Beispiel der schiffbaulichen Unikatproduktion erläutert. Der Einsatzbereich beschränkt sich jedoch nicht auf die Unikatproduktion; das DMU-Cockpit ist auch in anderen Branchen eine geeignete Basis für die systematische virtuelle Absicherung.