Machine@Hand

Virtual Reality in der Ingenieurausbildung

Virtuell industrielle Abläufe testen, bevor es von der Theorie in die Praxis geht – das garantiert das neue Assistenzsystem Machine@Hand des Fraunhofer IGD. Es kommt bereits bei der Rettungssanitäterausbildung zum Einsatz und soll auch als Training für Ingenieure nützlich sein. Wir stellen das System vor und werfen einen Blick auf weitere Lehrsysteme mit Virtual Reality.

Mann mit VR-Brille im simulierten rettungswagen

Lernen in der virtuellen Welt – im Rettungswagen-Simulator erlernen zukünftige Rettungssanitäter Abläufe und Handgriffe.

Foto: Fraunhofer IGD/DRK KV Herford-Stadt e.V.

Was kann das virtuelle Trainingstool Machine@Head

Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD hat sein virtuelles Trainingstool Machine@Hand veröffentlicht. Als Erstes findet es in der ehrenamtlichen Rettungssanitäterausbildung des DRK-Kreisverband Herford-Stadt e.V. Anwendung. Das Tool ähnelt einem Flugsimulator und soll zukünftig Auszubildende unterstützen. In der virtuellen Realität übt der Lehrling so lange, bis er oder sie im Schlaf weiß, welche Schublade in welchem Notfall zu öffnen ist. Das Tool sorgt also für Handlungssicherheit und erspart oftmals den Weg zu einem zentralen Ausbildungsort. Insgesamt müssen Rettungssanitäter in der Ausbildung 800 Stunden leisten. Das DRK möchte durch den Einsatz dieser neuen Lösung zudem das Ehrenamt attraktiver gestalten. Über die Virtual Reality-Lösung sollen Ehrenamtler für den Job gewonnen werden, denn mehr als 80 % der Rettungssanitäter sind freiwillig im Dienst. Je einfacher und attraktiver die Ausbildung ist, umso höher die Quote beim Ehrenamt. So ist zumindest der Grundgedanke.

Visuelle Assistenzsysteme für viele Branchen

Machine@Hand ist auf zahlreiche Branchen anwendbar. Das visuelle Assistenzsystem wurde für die produzierende Industrie entwickelt, wo Handlungsabläufe immer komplexer werden. Auszubildende große Maschinen komplett zerlegen zu lassen, ist nicht mehr zeitgemäß und auch zu kostspielig. Heidelberger Druckmaschinen setzt daher schon auf das Tool des Fraunhofer IGD. Dr. Mario Aehnelt leitet dort die Abteilung „Visual Assistance Technologies“ und sieht ganz klar die Übertragbarkeit und das Potenzial: „Im Grunde lässt sich Machine@Hand auf jede Art Maschine oder technische Einheit übertragen, so könnte beispielsweise medizinisches Personal im Umgang mit neuen Dialysesystemen geschult werden.“

Virtual Reality-Brille aufsetzen und lernen

Die virtuelle Trainingswelt kann über eine Virtual Reality-Brille, ein Tablet oder ein Smartphone betreten werden. Dreidimensionale Arbeitsanweisungen erscheinen vor dem Auge des Anwenders. Spezielle Kenntnisse oder Programmiererfahrung werden nicht benötigt. Das Tool ist explizit situativ und schnell erschließbar gestaltet. Auf Basis modularer 3D-Modelle können durch Ein- und Ausblenden, Animieren von Objekten und das Einbinden von Text, Bildern und Videos interaktive Lernmomente geschaffen werden. Auszubildende können innerhalb des Tools auch Feedback geben und eigene Kommentare setzen. Gemeinsam mit Kollegen lassen sich Eindrücke direkt teilen.

Anwendung im Einsatz bei Heidelberger Druckmaschinen

Machine@Hand Anwendung im Einsatz bei Heidelberger Druckmaschinen.

Foto: Fraunhofer IGD

Ingenieur der Zukunft beherrscht Virtual Reality

Ingenieure sind von Haus aus keine Virtual Reality (VR) Experten. Doch der technologische Fortschritt schreitet voran und viele Ingenieure brauchen nun ein “Training on the Job”, um neue Kompetenzen zu erlernen. Dazu gehört auch, Arbeitsschritte oder Baupläne vorab in der virtuellen Umgebung zu planen.

Künstliche Intelligenz, Internet of Things und cyberphysische Unternehmen bringen einen neuen Grad der Vernetzung in der Industrie mit sich. Vor allem das Warten und Überprüfen von Produktionselementen ist in Zeiten der Industrie 4.0 unerlässlich geworden. Wie die Maschinensteuerung von morgen aussehen könnte, haben wir hier aufgeführt.

Eine aktuelle Studie von acatech, der deutschen Akademie der Technikwissenschaften, und dem Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IMl zeigt auf, dass die “intelligente Instandhaltung” in deutschen Unternehmen noch nicht angekommen ist. Für die Studie wurden 96 Unternehmen befragt, für die smarte Instandhaltung der Maschinen ein zentrales Thema ist. Das zentrale Ergebnis: Die meisten Unternehmen verfügen über keine oder nur sehr schwache Datenbasis. Dabei ist diese so wichtig, um zum Beispiel baldige Störungen an den Maschinen rechtzeitig zu erkennen und beheben zu können. Analysen von Echtzeitdaten können Systeme besser überwachen und auf mögliche Probleme hinweisen.

Gewisse Aufgaben bei der Instandhaltung können auch mithilfe von Augmented Reality (AR) oder Virtual Reality erledigt werden. Die beiden Technologien sind bei Schulungen sinnvoll oder wenn Mitarbeiter teamübergreifend arbeiten und dabei räumlich getrennt sind. Nur jedes zwanzigste befragte Unternehmen gibt an, AR oder VR für solche Zwecke zu nutzen.

Die Studie zeigt deutlich, dass noch zu wenige Industrieunternehmen auf smarte Technologien setzen. Es gibt jedoch schon einige Beispiele, wie die Umsetzung gelingen kann. Eines davon ist das Living Lab an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg. Hier werden Studenten auf die Industrie 4.0 vorbereitet.

Living Lab an der DHBW

Die virtuelle Fabrik kann es auch an der Hochschule geben, zum Beispiel im Living Lab der DHBW. Gemeinsam mit dualen Partnern wird hier der Aufbau einer Modellfabrik simuliert. Dazu gehören realitätsnahe Prozesse in Produktion, Logistik, Service und Anlagenmanagement. Der Name der virtuellen Fabrik kommt nicht von ungefähr, denn die Prozesse sollen “leben”. Das heißt, dass sie sich stetig verändern oder erweitern. Wie im wahren Berufsleben. Zusätzlich fließen die Erkenntnisse in die Lehre ein.

Der interdisziplinäre Ansatz ermöglicht eine praxisorientierte und bedarfsgerechte Ingenieurausbildung. Die Erkenntnisse werden in die Lehre der Studiengänge Wirtschaftsingenieurwesen, Elektrotechnik, Maschinenbau und Mechatronik, aber auch der Informatik und Wirtschaftsinformatik einfließen.

Zukunftsweisende Technologien wie Virtual Reality Tools werden wohl zunehmend in Studium und Ausbildung einfließen.Virtuell können angehende Ingenieure Szenarien erproben und Schlüsse daraus ziehen. Eine hilfreiche Stütze für die Praxis.

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