Torsten Fell (LinkedIn) ist Leiter und Gründer des Institute for Immersive Learning
Wie Bildung und Arbeit von AR und VR profitieren
Wie Bildung und Arbeit von AR und VR profitieren
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Photo by Stephan Sorkin on Unsplash.
Setzen sich die Technologien «Virtual Reality» und «Augmented Reality» in Zukunft durch und verändern unsere Arbeits- und Bildungswelt? Wahrscheinlich früher als geplant.
An den Anfang des Artikels stellen wir drei kühne Thesen:
1 Die Auswirkungen der virtuellen (VR) und erweiterten
Realität (AR) auf das Arbeiten und Lernen werden enorm sein. 2 Die
virtuelle und die erweiterte Realität werden das Arbeiten und
Lernen massgeblich verändern. 3 Diese ersten beiden Aussagen werden
viel früher Realität, als Sie glauben.
Anwendungsbeispiele der virtuellen und erweiterten Realität
Augmented Reality auf der Baustelle
Ein Handwerker steht mit seinem Kunden vor einem Loch in der Wand auf der Baustelle. Dort soll in Zukunft die neue Terrassentür den Weg zum Garten freigeben. Ob eine Schiebetür oder eine klappbare Tür besser ist, kann der Handwerker nun mit seinem Smartphone oder Tablet direkt mit dem Kunden über eine AR-App ansehen. Dazu macht er sein Aufmass mit dem mobile Device, öffnet den Shop des Fensterdienstleisters, wählt das gewünschte Produkt und stellt es virtuell ins reale Loch. Nun kann er die Tür virtuell öffnen, den nötigen Platz bestimmen und das Aussehen sowie Varianten beurteilen.
Lernen von Robotersteuerungen mit der VR-Brille
Ein anderes Beispiel: Ein Azubi soll Robotersteuerungen erlernen. Hierzu setzt er sich eine VR-Brille auf. Vor ihm steht nun ein virtueller Roboter, ein Guide erläutert die einzelnen Komponenten und deren Aufgaben. Der Azubi erhält dann virtuell den Auftrag, eine kleine Steuerung zu programmieren. Diese kann er selber testen und in der virtuellen Welt simulieren. Von welcher Firma der Roboter stammt, kann er am Anfang auswählen, entsprechend verändern sich die Rahmenbedingungen und notwendigen Kenntnisse. Wenn bei der Programmierung etwas schiefgeht, ist dies kein Problem, es geschieht ja alles in einem virtuellen Raum.
Definition von VR/AR
Was ist Virtual Reality (VR) und was ist Augmented Reality (AR)? VR bringt den Nutzer an jeden Ort, während AR alles zum Nutzer bringt. Während Augmented-/Mixed-Reality (AR/MR) die Realität um digitale Elemente erweitert, blendet Virtual Reality (VR) die Realität zugunsten des Digitalen vollkommen aus, so dass man von der realen Welt abgeschottet ist.
Einsatzszenarien von Virtual und Augmented Reality
Virtual Reality und Augmented Reality werden in Zukunft in vielen Bereichen eine bedeutende Rolle spielen, zum Beispiel in Verkaufs- und Beratungssituationen, bei Produktpräsentationen, in der Produktion, in Aus- und Weiterbildungen oder bei Wartungs- und Support-Prozessen. Bei Inhalten, die mit Virtual Reality (VR) umgesetzt sind, geht es meist darum, Produkte, Fahrzeuge, Maschinen, Anlagen, Gebäude oder Prozesse in Situationen zu simulieren, die gefährlich oder nur mit grossem Aufwand im Realen abzubilden sind oder die Inhalte darstellen, die nicht vor Ort sind oder sein können.
Definition von VR/AR
Was ist Virtual Reality (VR) und was ist Augmented Reality (AR)? VR bringt den Nutzer an jeden Ort, während AR alles zum Nutzer bringt. Während Augmented-/Mixed-Reality (AR/MR) die Realität um digitale Elemente erweitert, blendet Virtual Reality (VR) die Realität zugunsten des Digitalen vollkommen aus, so dass man von der realen Welt abgeschottet ist.
Einsatzszenarien von Virtual und Augmented Reality
Virtual Reality und Augmented Reality werden in Zukunft in vielen Bereichen eine bedeutende Rolle spielen, zum Beispiel in Verkaufs- und Beratungssituationen, bei Produktpräsentationen, in der Produktion, in Aus- und Weiterbildungen oder bei Wartungs- und Support-Prozessen. Bei Inhalten, die mit Virtual Reality (VR) umgesetzt sind, geht es meist darum, Produkte, Fahrzeuge, Maschinen, Anlagen, Gebäude oder Prozesse in Situationen zu simulieren, die gefährlich oder nur mit grossem Aufwand im Realen abzubilden sind oder die Inhalte darstellen, die nicht vor Ort sind oder sein können.
Das Zauberwort bei VR heisst «Immersion»
Das Zauberwort bei VR heisst «Immersion », was so viel bedeutet wie Eintauchen in eine Situation. Diese Immersion wird massgeblich durch die visuelle und auditive Wahrnehmung beeinflusst und gefördert. Kommen Bewegungen und die Interaktion mit einer virtuellen Welt dazu, steigt die Immersion sehr schnell und stark. Die dargestellte virtuelle Welt kann heute über VR-Brillen nahezu die Realität abbilden. Zeit und Ort spielen in der virtuellen Welt keine Rolle. Über Google Earth kann man sich in Sekundenbruchteilen an jeden Ort der Welt versetzen, egal, ob auf den Mount Everest oder vor Big Ben.
VR-Brillen oder HMD für die Immersion
In der virtuellen Welt kann ich ganze Gebäude, Städte, Fahrzeuge oder Anlagen abbilden und mit ihnen interagieren und so z. B. Wartungsprozesse erlernen, bevor ich an die realen Objekte gehe. Für die Immersion werden VR-Brillen oder auch HMD (Head Mounted Displays) verwendet. Zunehmend sind keine externen Rechner mehr notwendig. Die VR-Brillen ermöglichen es, in eine in Echtzeit errechnete virtuelle Welt abzutauchen. Diese wird meist auf Grundlage von CAD-Datenmodellen in eine 3D-Welt übersetzt und dargestellt. Darin kann man sich frei bewegen und mit Controllern und zukünftig auch ohne mit den virtuellen Objekten interagieren. Diese können in die Hand genommen oder geworfen werden usw., wie in der realen Welt eben auch.
Kollaboration VR-Umgebungen
Im Bauwesen werden dadurch Gebäude zugänglich, bevor der erste Stein gesetzt ist. Die Vernetzung und die Funktionen von Objekten können so lebensgross simuliert werden. Das Interessante ist, dass dies an jedem Ort der Welt möglich ist, alleine oder auch virtuell zusammen in kollaborativen VR-Umgebungen. Dadurch können sich ganze Teams in einem virtuellen Raum treffen und neue Lösungen für Herausforderungen finden. Die grösste Herausforderung bei der Umsetzung der VR-Projekte sind meist die CAD-Daten. Entweder sind keine vorhanden oder die vorhandenen sind technisch zu umfangreich und müssen angepasst werden. Auch dafür wird es in Zukunft Lösungen geben. Diese Entwicklung eröffnet neue Horizonte in der Kommunikation sowie Aus- und Weiterbildung.
«VR und AR sind die Basis für unsere künftigen Arbeitsplätze. Die Technologie wird einfacher werden, das Aussehen und der Tragekomfort von VR- und AR-Brillen werden sich verbessern und die Einsatzszenarien erweitern.»
Das Zauberwort bei VR heisst «Immersion»
Das Zauberwort bei VR heisst «Immersion », was so viel bedeutet wie Eintauchen in eine Situation. Diese Immersion wird massgeblich durch die visuelle und auditive Wahrnehmung beeinflusst und gefördert. Kommen Bewegungen und die Interaktion mit einer virtuellen Welt dazu, steigt die Immersion sehr schnell und stark. Die dargestellte virtuelle Welt kann heute über VR-Brillen nahezu die Realität abbilden. Zeit und Ort spielen in der virtuellen Welt keine Rolle. Über Google Earth kann man sich in Sekundenbruchteilen an jeden Ort der Welt versetzen, egal, ob auf den Mount Everest oder vor Big Ben.
VR-Brillen oder HMD für die Immersion
In der virtuellen Welt kann ich ganze Gebäude, Städte, Fahrzeuge oder Anlagen abbilden und mit ihnen interagieren und so z. B. Wartungsprozesse erlernen, bevor ich an die realen Objekte gehe. Für die Immersion werden VR-Brillen oder auch HMD (Head Mounted Displays) verwendet. Zunehmend sind keine externen Rechner mehr notwendig. Die VR-Brillen ermöglichen es, in eine in Echtzeit errechnete virtuelle Welt abzutauchen. Diese wird meist auf Grundlage von CAD-Datenmodellen in eine 3D-Welt übersetzt und dargestellt. Darin kann man sich frei bewegen und mit Controllern und zukünftig auch ohne mit den virtuellen Objekten interagieren. Diese können in die Hand genommen oder geworfen werden usw., wie in der realen Welt eben auch.
Kollaboration VR-Umgebungen
Im Bauwesen werden dadurch Gebäude zugänglich, bevor der erste Stein gesetzt ist. Die Vernetzung und die Funktionen von Objekten können so lebensgross simuliert werden. Das Interessante ist, dass dies an jedem Ort der Welt möglich ist, alleine oder auch virtuell zusammen in kollaborativen VR-Umgebungen. Dadurch können sich ganze Teams in einem virtuellen Raum treffen und neue Lösungen für Herausforderungen finden. Die grösste Herausforderung bei der Umsetzung der VR-Projekte sind meist die CAD-Daten. Entweder sind keine vorhanden oder die vorhandenen sind technisch zu umfangreich und müssen angepasst werden. Auch dafür wird es in Zukunft Lösungen geben. Diese Entwicklung eröffnet neue Horizonte in der Kommunikation sowie Aus- und Weiterbildung.
«VR und AR sind die Basis für unsere künftigen Arbeitsplätze. Die Technologie wird einfacher werden, das Aussehen und der Tragekomfort von VR- und AR-Brillen werden sich verbessern und die Einsatzszenarien erweitern.»
Mit Augmented Reality (AR) Arbeitsprozesse unterstützen
Bei Augmented Reality (AR) geht es meist darum, Arbeitsprozesse zu unterstützen, zu vereinfachen oder neue Möglichkeiten z. B. der Zuschaltung von Experten zu nutzen. Insbesondere in der Produktion, bei Wartung und Support sowie in der Aus- und Weiterbildung spielt AR eine immer grössere Rolle, auch wenn sie noch kein Massenphänomen ist.
Reale Produktionsprozesse mit digitaler Information anreichern
In Pilotprojekten werden AR-Brillen eingesetzt, um interaktiv reale Produktionsprozesse mit digitalen Informationen anzureichern. Hierbei kommt Künstliche Intelligenz (KI) immer häufiger zum Einsatz, um z. B. Baugruppen zu erkennen und den dazu zur Verfügung stehenden Inhalt über die AR-Brille anzuzeigen. Dieser kann punktgenau am Objekt platziert werden. Dank den Brillen bleiben die Hände frei, so dass am realen Objekt weitergearbeitet werden kann. Die Mircosoft Hololens 2-Brille kann zum Beispiel Hologramme einblenden, die über natürliche Gesten interaktiv verändert werden. Auch die Abbildung von digitalen Zwillingen ist so an jedem Ort der Welt mit Internetanschluss möglich. So werden beispielsweise holografische Robotertrainings durchgeführt oder ganze Anlagen virtuell bedienbar.
Einsatz von AR bei Wartungs- und Supportprozessen
Ein weiterer Schwerpunkt bei AR ist der Einsatz in Wartungs- und Supportprozessen. Hier können Maschinen, Anlagen, Fahrzeuge, Gebäude oder Produkte interaktiv erweitert werden und Schritt-für-Schritt-Anleitungen Hilfestellungen in der Wartung geben. Sollte ich im Supportprozess nicht mehr weiterwissen, kann der Experte über einen Call direkt virtuell zugeschaltet werden und sieht mein Sichtfeld über die eingebauten Kameras. Er kann an seinem mobilen Device Baugruppen hervorheben, die in Echtzeit in mein Sichtfeld eingeblendet werden und mir so helfen, einen möglichen Fehler schneller zu beheben. Über diese eingebauten Kameras lassen sich ausgeführte Handgriffe und das Vorgehen dokumentieren und so Arbeitsprozesse effizienter gestalten. AR-Brillen können natürlich auch mit den neuen Smartphones und Tablets eingesetzt werden, nur hat man dabei die Hände nicht frei. Aber die Technologien geben hier mittlerweile einiges her.
Anschauliches Anwendungsbeispiel von Augmented Reality im folgenden Video
Virtuelles Schweissen und Hologramme
In der Aus- und Weiterbildung werden heute über virtuelles Schweissen Basiskenntnisse vermittelt, mit interaktiven Elektrotechnik-Formelsammlungen zusätzliche Lerninhalte und Zusammenhänge sichtbar gemacht und über Hologramme CNC-Anlagen auf den Tisch des Azubis projiziert. Diese Anlagen können interaktiv bedient werden und Zusammenhänge oder komplexe Prozesse simulieren und visualisieren, was das Verständnis fördert und die spätere Anwendung erleichtert.
Print-Unterlagen mit AR-Technologie erweitern
Vielfach wird vergessen, dass Print-Unterlagen mit AR-Technologie erweitert werden können. Hierbei werden z. B. mit einem Tablet in einem Schaltplan eine Baugruppe erkannt und zusätzliche Informationen zur Funktion interaktiv eingeblendet. Dies kann sowohl im Schulungsbereich als auch im Verkaufsprozess oder bei der Produktion hilfreich sein.
Google hat bereits vor längerer Zeit die Google-Suche mit der Möglichkeit der AR-Visualisierung ergänzt. Somit können 3D-Objekte gefunden und als AR-Objekte in den Raum gestellt werden.
Photo by Patrick Schneider on Unsplash
Mit Augmented Reality (AR) Arbeitsprozesse unterstützen
Bei Augmented Reality (AR) geht es meist darum, Arbeitsprozesse zu unterstützen, zu vereinfachen oder neue Möglichkeiten z. B. der Zuschaltung von Experten zu nutzen. Insbesondere in der Produktion, bei Wartung und Support sowie in der Aus- und Weiterbildung spielt AR eine immer grössere Rolle, auch wenn sie noch kein Massenphänomen ist.
Reale Produktionsprozesse mit digitaler Information anreichern
In Pilotprojekten werden AR-Brillen eingesetzt, um interaktiv reale Produktionsprozesse mit digitalen Informationen anzureichern. Hierbei kommt Künstliche Intelligenz (KI) immer häufiger zum Einsatz, um z. B. Baugruppen zu erkennen und den dazu zur Verfügung stehenden Inhalt über die AR-Brille anzuzeigen. Dieser kann punktgenau am Objekt platziert werden. Dank den Brillen bleiben die Hände frei, so dass am realen Objekt weitergearbeitet werden kann. Die Mircosoft Hololens 2-Brille kann zum Beispiel Hologramme einblenden, die über natürliche Gesten interaktiv verändert werden. Auch die Abbildung von digitalen Zwillingen ist so an jedem Ort der Welt mit Internetanschluss möglich. So werden beispielsweise holografische Robotertrainings durchgeführt oder ganze Anlagen virtuell bedienbar.
Einsatz von AR bei Wartungs- und Supportprozessen
Ein weiterer Schwerpunkt bei AR ist der Einsatz in Wartungs- und Supportprozessen. Hier können Maschinen, Anlagen, Fahrzeuge, Gebäude oder Produkte interaktiv erweitert werden und Schritt-für-Schritt-Anleitungen Hilfestellungen in der Wartung geben. Sollte ich im Supportprozess nicht mehr weiterwissen, kann der Experte über einen Call direkt virtuell zugeschaltet werden und sieht mein Sichtfeld über die eingebauten Kameras. Er kann an seinem mobilen Device Baugruppen hervorheben, die in Echtzeit in mein Sichtfeld eingeblendet werden und mir so helfen, einen möglichen Fehler schneller zu beheben. Über diese eingebauten Kameras lassen sich ausgeführte Handgriffe und das Vorgehen dokumentieren und so Arbeitsprozesse effizienter gestalten. AR-Brillen können natürlich auch mit den neuen Smartphones und Tablets eingesetzt werden, nur hat man dabei die Hände nicht frei. Aber die Technologien geben hier mittlerweile einiges her.
Anschauliches Anwendungsbeispiel von Augmented Reality im folgenden Video
Virtuelles Schweissen und Hologramme
In der Aus- und Weiterbildung werden heute über virtuelles Schweissen Basiskenntnisse vermittelt, mit interaktiven Elektrotechnik-Formelsammlungen zusätzliche Lerninhalte und Zusammenhänge sichtbar gemacht und über Hologramme CNC-Anlagen auf den Tisch des Azubis projiziert. Diese Anlagen können interaktiv bedient werden und Zusammenhänge oder komplexe Prozesse simulieren und visualisieren, was das Verständnis fördert und die spätere Anwendung erleichtert.
Print-Unterlagen mit AR-Technologie erweitern
Vielfach wird vergessen, dass Print-Unterlagen mit AR-Technologie erweitert werden können. Hierbei werden z. B. mit einem Tablet in einem Schaltplan eine Baugruppe erkannt und zusätzliche Informationen zur Funktion interaktiv eingeblendet. Dies kann sowohl im Schulungsbereich als auch im Verkaufsprozess oder bei der Produktion hilfreich sein.
Google hat bereits vor längerer Zeit die Google-Suche mit der Möglichkeit der AR-Visualisierung ergänzt. Somit können 3D-Objekte gefunden und als AR-Objekte in den Raum gestellt werden.
Photo by Patrick Schneider on Unsplash
Die Zukunft von VR und AR
VR und AR sind die Basis für unsere künftigen Arbeitsplätze. Die Technologie wird einfacher werden, das Aussehen und der Tragekomfort von VR- und AR-Brillen wird sich verbessern und die Einsatzszenarien erweitern. Insbesondere Asien wird hier seine Position deutlich ausbauen und uns aufzeigen, wie diese Technologie sinnvoll eingesetzt werden kann. Die Investitionen in die Bereiche VR und AR zeigen diese Entwicklung deutlich. Begriffe wie Spatial Computing, das versucht, VR und AR in einem zu denken, werden uns immer häufiger begegnen. Bis dahin werden Mixed Reality, XR oder Immersive Workspaces die wichtigsten Technologien sein und uns klar machen, dass wir in einer 3D-Welt leben, arbeiten, lernen und träumen und es deswegen Sinn macht, alle Informationen im Raum zugänglich zu machen.
Torsten Fell - Autor
Impressum
Autor: Torsten Fell
Fotos: René Senn
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www.immersivelearning.institute
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