Die Anreicherung der realen Welt durch virtuelle Elemente (Augmented Reality, AR)
und die Nutzung virtueller Räume (Virtual Reality, VR) gewinnen zunehmend an Bedeutung.

 

Bei Virtual Reality wird eine Wahrnehmung der Wirklichkeit bzw. einer bestimmten Umgebung in Echtzeit in einer virtuellen Umgebung erzeugt. Bei Augmented Reality wird die Realität um digitale Zusätze erweitert, um dem Nutzer zusätzliche Informationen zu bieten.

Als Hardware dienen hier verschiedene Brillen wie HTC Vive, Oculus Rift oder HoloLens, die VR- und/oder AR-Anwendungen darstellen können.

Gerade in Bereichen von Touristikinformationen und Navigationsunterstützung wurden solche Anwendungen zu Beginn dieser technischen Möglichkeiten eingesetzt. Heute finden sich AR-Anwendungen in fast allen Branchen wieder.

Beispiel für Augmented Reality

 

Marktwachstum

 
In 2016 wurden nach dem Beratungsunternehmen IDC 100.000 Geräte für AR-Anwendungen und 10 Mio. für den VR-Einsatz verkauft. Dieses ist ein gutes Indiz für die aktive Nutzung von AR und VR.

AR Augmented Reality

Marktentwicklung AR und VR 2021

 
In der Zukunft wächst der Markt für AR-Geräte dynamischer. So wird hier für 2021 der Verkauf von 27 Mio. Stück erwartet, bei VR-Gräten sollen 72 Mio. abgesetzt werden.
Der Umsatz im Hardware-Bereich AR soll nach dieser Prognose den im VR-Bereich übersteigen. So werden hier $ 48.7 Mrd. Umsatz gegenüber $ 18.6 Mrd. erwartet.

So werden wir in den nächsten Jahren ein Wachstum der Anwendungen und der Marktdurchdringung von Augmented Reality erleben. Schon heute existieren viele Anwendungen, die diese Technologien nutzen. Im Folgenden stellen wir einige Beispiele vor, um darzustellen, wie vielfältig diese Technologien eingesetzt werden können.

 

Wartung und Ausbildung

 
Jedes Automobil, jede Maschine, jedes Produkt ist anders aufgebaut und muss unterschiedlich gewartet werden.

So zeigte T-Systems bereits vor einigen Jahren in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD) eine Augmented-Reality-Anwendung zur Wartung von Flugzeugfahrwerken. So kann der Wartungsmechaniker das Fahrwerk auf dem Smartphone betrachten und bekommt die notwendigen Informationen automatisch eingeblendet. Auch kann direkt ein Experte via Videokonferenz bei Fragen hinzugezogen werden.

AR Augmented Reality

Augmented Reality im Bereich Flugzeugwartung

 
Dem Mechaniker wird so das notwendige Wissen via AR zur Verfügung gestellt und durch die Möglichkeit des externen Experten („Smart Assistance“) wird sichergestellt, dass überall auf der Welt das gleiche Knowhow mit der entsprechenden Qualität angewendet wird.

Gerade im Wartungsbereich wird Augmented Reality mit ihren Möglichkeiten eingesetzt. So setzt auch Thyssen Krupp bei der Vorbereitung der Wartung von Aufzügen und der Wartung vor Ort Augmented Reality ein.
 

Thyssen Krupp – Unterstützung mit Augmented Reality und Hololens

 

Der Nutzen liegt klar auf der Hand. Lars Vogel, Experte für Augmented- und Virtual-Reality Lösungen, erklärt dieses sehr klar:

„Sind die Mitarbeiter mit Datenbrille oder dem Surfpad unterwegs, dann fallen Rüstzeiten weg. Und es lassen sich auch Rückfragen vermeiden, da diese Geräte kontextsensitiv sind. […]
Der Mitarbeiter öffnet beispielsweise eine Abdeckung und blickt einfach auf einen QR-Code oder eine Seriennummer, schon weiß die Datenbrille, wo er ist und welches Gerät er sich gerade anschaut.“

Lars Vogel | T-Systems Multimedia Solutions

Interview zur Virtuellen Revolution in der Industrie

 

Durch Virtual Reality können auch Ausbildungsinhalte vermittelt werden, die sonst nur mit besonderen Equipment und Aufwand erlernt werden können. So können Studierende an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden das Schweißen virtuell erlernen.

Durch dieses Praktizieren im virtuellen Raum können die Handfertigkeiten und komplexe Schweißfolgen gut abgebildet und geübt werden.
 


Virtuelles Schweißen an der HTW Dresden

 

Generell können so Schulungen räumlich und zeitlich flexibel umgesetzt werden. Wie vielfältig hier die Möglichkeiten sind, zeigen beispielsweise die VR-Anwendungen des Unternehmens Bausch + Ströbel. Dieses Unternehmen stellt Produktionsanlagen im Pharmabereich her. In dem eigenen Virtual Reality Center bietet Bausch + Ströbel Schulungen zu Maschinen an, die noch in der Planungsphase bzw. noch nicht funktionsfähig sind. So findet die konkrete Produktion und Konfiguration der Maschinen und Produktionsanlagen parallel zu den Schulungen zur Bedienung der Maschinen statt.
 

Virtual Reality Center Bausch + Ströbel

 
Auch wird VR schon während der Entwurfsphase des Projekts eingesetzt, konkret von den ersten Präsentationen möglicher Designs bis hin zur detaillierteren Projektplanung, Entwurfsprüfung und Änderungen von bereits bestehenden Produktionsanlagen.

Die Möglichkeiten alleine im Bereich der Wartung und Schulung sind vielfältig und für alle Branchen geeignet. Die vorgestellten Anwendungen zeigen sehr deutlich, welcher konkreten Nutzen im Bereich der Wartung, der Unterstützung durch externe Experten, der Schulung und der gemeinsamen virtuellen Bearbeitung von Spezialmaschinenbau entsteht.
 

Raumplanung und Produktmanagement

 

Einen anderen Bereich, der sich an die Planung von Maschinen anschließt, ist die Planung von Fabriken, Baustellen und Prozessen.

So ermöglicht beispielsweise die Lösung von Virao eine Fabrikplanung mittel VR. So ist eine Begehung einer kompletten Fabrikanlage vor Baubeginn möglich. Damit können Fehler in frühen Stadien wie z.B. in der Raumplanung, ergonomisches Design oder Engpasssimulation rechtzeitig erkannt werden.
 
 

Virtuelle Fabrikplanung

 
Ebenso kann die Schulung von Mitarbeitern ohne eine lokale Bindung schon durchgeführt werden, auch wenn die Fabrik bisher nur virtuell existiert.

Die Anwendungsmöglichkeiten hören nicht bei der Fabrikplanung auf, sondern setzen sich auch in den Entwicklungsprozessen fort. So bietet Ford in dem sogenannten Fords FIVE Lab (Ford Immersion Vehicle Environment Lab) nicht nur eine virtuelle Umgebung für die Konzeption von neuen Produkten, sondern ermöglicht Entwicklungsteams weltweit dezentral in Echtzeit an identischen Modellen eines Fahrzeugs zu arbeiten. Weltweit verteilte Labors und Teams können hier gleichzeitig alle am gleichen, identischen Modell eines Fahrzeugs arbeiten.

Ford Immersion Vehicle Environment Lab

 
Somit kann Virtual Reality auch als immersive Technologie innerhalb von Planungs- und Designprozessen bezeichnet werden. Durch die Auflösung von zeitlichen und räumlichen Grenzen ist so eine weltweite Kollaboration im virtuellen Raum jederzeit und überall möglich.

Diesen Ansatz weitergedacht, bedeutet, dass eine Verschmelzung nicht nur in der Planungsphase sinnvoll ist, sondern auch in dem Betrieb des jeweiligen Produkts. So werden bei dem Ansatz des „Digital Twin“ Produkte, Systeme und Prozesse virtuell gespiegelt und genauso wie das Produkt selbst behandelt, d.h. das virtuelle Produkt erfährt die gleichen Updates, Anpassungen und Optimierungen wie das reale Produkt.

Gerade durch die Möglichkeiten der Erhebung von Daten im Rahmen von Internet of Things wird ein Digital Twin realisierbar.
 

> Digital Twin: Weniger dem Zufall überlassen
Interview mit Frank Lamack | T-Systems Multimedia Solutions

 
Ein anderes Gebiet für die Verschmelzung von realer und virtueller Welt sind die Konstruktion und das Bauen von Gebäuden.

Die Planung von Bauwerken und dem Bauen wird durch Software und die 3D-Modellierung unterstützt, dem sogenannten Building Information Modelling (BIM – Bauwerksdatenmodellierung). Dieses kann heute als der Standard im Bauwesen angesehen werden. Zurzeit gibt es verschiedene Ansätze und Lösungen, um die Daten innerhalb des BIM mit den Möglichkeiten von VR zu verbinden. Hierzu werden Schnittstellen geschaffen, um die Planungsdaten aus der Bauwerksdatenmodellierung in immersive Visualisierungssysteme zu übertragen.

So kann beispielweise der SketchUp-Viewer von Trimble die 3D-Modelle in die VR-Brille Hololens direkt projizieren.

AR Augmented Reality

BIM und VR

 

Konsumentenwelten


Nicht nur im Industriebereich ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten für Augmented- und Virtual Reality.

So gibt es den IKEA-Katalog als VR-Anwendung. Alle IKEA-Produkte können vom Nutzer virtuell konfiguriert werden. Diese Konfiguration lässt sich dann direkt als Merkzettel beim Einkauf im IKEA Einrichtungshaus nutzen.
 


Virtual Home Experience von Ikea


 
Gerade im Bereich des Einkaufens werden zunehmend VR-Anwendungen angeboten. Swarovski bietet eine virtuelle Einkaufswelt, in der die Kunden Produkte direkt einkaufen können.
 
 


VR-Einkaufswelt von Swarovski

 

Die realen Einkaufsprozesse und -erlebnisse erfahren eine Ergänzung durch solche VR-Anwendungen. Hierdurch entsteht weniger ein Kannibalisierungseffekt, viel mehr kann der Kunde räumlich und zeitlich flexibel Produkte entdecken und einkaufen. Virtual Reality ist ein gutes Instrument zur Kundenbindung, wobei durch das virtuelle Einkaufserlebnis gerade die emotionale Bindung gestärkt wird.
 
 

Auch werden zunehmend AR- und VR-Anwendungen bei der Aus- und Weiterbildung oder Assistenz im Bereich der Medizin eingesetzt.

Das spanische Unternehmen Indra entwickelte eine Applikation, damit Patienten im Rahmen von Rehabilitationsmaßnahmen leichter wieder die richtigen realen Bewegungsabläufe erlernen können.
 
 


Rehabilitationsmaßnahmen und VR

 

Zum einen bietet eine solche VR-Anwendung den Mehrwert einer Begleitung des Erlernens der richtigen Bewegungen, zum anderen können auch die Daten der Bewegungen des Patienten erfasst werden, um auf ihn abgestimmt genau die passenden Übungen zu zeigen.

 

Zusammenfassung & Ausblick

 
Die Vielfältigkeit der Anwendungen zeigt, dass in allen Bereichen die realen und virtuellen Welten verschmelzen. Neben der räumlichen und zeitlichen Flexibilität ergeben sich meist noch Mehrwerte wie Zeitgewinn oder höhere Qualität.

Auch andere Technologien lassen sich in diese Konvergenz dieser Welten nutzen. So können Chatbots, künstliche Intelligenz oder Robotertechnologien als gute Ergänzung bei den AR- und VR-Anwendungen angesehen werden.

 

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