Virtual Reality

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.

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.

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.

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.

Kurzfristig auf geänderte Design-, Abrufmengen- oder Technologiewünsche reagieren zu können, ist im internationalen Nutzfahrzeugmarkt gefordert. Europäische Produktionsstätten brauchen durch höhere Lohnkosten besonders effizient gestaltete Produktionsprozesse sowie kürzeste Produktionsanlaufzeiten. Mit dem Einsatz von Virtual Reality-(VR) und Mixed Reality-(MR) Systemen können Montageprozesse schon nach der ersten CAD Konstruktion von Bauteilen und Montageanlagen in hoher Serienreife gestaltet werden. Bei Mixed Reality finden Interaktionen zwischen Anwendern und virtuellen Darstellungen bei Verwendung von (teil)realen Werkzeugen oder Werkstücken statt. Die Anforderungen an Hard- und Software sowie an das aufgebaute Mixed Reality-System zur Montagearbeitsplatzoptimierung werden dargestellt. Mixed Reality kann als künftige Kerntechnologie gesehen werden, um Montageprozesse ergonomisch richtig, in kürzerer Zeit und effizient zu gestalten.

In den letzten Jahren ist ein wachsender Trend zum Aufbau spezieller Arbeitsplätze, sogenannter Virtual-Reality-Labore, an Hochschuleinrichtungen zu erkennen. Dieser trägt dem Wunsch nach besserer Visualisierung sowohl von Forschungs- als auch von Lehrinhalten Rechnung. Durch den Einsatz von Virtual-Reality-Systemen für bspw. universitäre Lehrveranstaltungen, kann die Vermittlung komplexer Sachverhalte verbessert und somit die Ausbildung von Fachkräften beschleunigt und zielgerichteter durchgeführt werden. In einer virtuell-interaktiven Umgebung können die relevanten Lehrinhalte so visualisiert werden, dass sie zusammen mit der sich bietenden Möglichkeit der praktischen Arbeit eine wesentliche Verbesserung der Lernerfolge erwarten lassen [1]. Der Beitrag skizziert die Potenziale, die die Nutzung der Virtual-Reality-Technik für die universitäre Ausbildung besitzt.