der einsatz moderner virtual und augmented reality ... · (ergonomie, einsatz im industriellen...
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Der Einsatz moderner Virtual und Augmented Reality Technologie zur
Schulung von Mitarbeitern
Dennis Walch, Lehrstuhl fml, TU München
«Sag es mir und ich vergesse es,zeig es mir und ich erinnere mich,lass es mich tun und ich behalte es.»
(Konfuzius 551-479 v. Chr.)
Agenda
1.Konventionelle Schulungsmethoden
2.Augmented Reality unterstütztes Arbeiten
3.Training in der Virtual Reality
Von der Realität zur Virtualität
4.Virtuelle Lernumgebung für die Montage
Konventionelle Schulungsmethoden
Frontalunterricht
Training on the Job
Learning by doing
Vorträge
Selbstlernkurse
Workshops
Folien
Handbücher
Bilder
VideosInvestitionskosten
Praxisnähe
Einsatzfeld
Erfahrung des Ausbilders
Dauer
Gruppierungs-form
Standardisierung Prüfbarkeit des Lernerfolgs
Informations-darstellung
Personalkosten
Agenda
1.Konventionelle Schulungsmethoden
2.Augmented Reality unterstütztes Arbeiten
3.Training in der Virtual Reality
Von der Realität zur Virtualität
4.Virtuelle Lernumgebung für die Montage
RealRealEnvironmentEnvironment
Virtual Virtual RealityReality
AugmentedAugmentedRealityReality
Augmented Augmented VirtualityVirtuality
Mixed RealityMixed Reality
Augmented Reality (AR): Erweiterung der Realität um rechnergenerierte virtuelle Informationen mit kontextbezogener Bereitstellung für den Mitarbeiter
Reality Virtuality Continuum von Milgram
Quelle: ForLog, FAR
Quelle: CAMP
Quelle: fml
Quelle: BMW
Qualitätssicherung
Medizin
Produktionsplanung
Prototypenbau
Quelle: metaio
MontageWartung und Service
Einsatzfelder der Augmented Reality-Unterstützung
AR-unterstützte Qualitätssicherung
Schweißpunktprüfung von Seitenrahmen
Unterstützung des MA durch Laserprojektion
Verkürzung der Suchzeiten durch Tracking
Erweiterung des Aufgabenumfangs des Mitarbeiters
Qualitätssicherung im Karosseriebau mit AR
Entnahme
Artikel: xyz
Anzahl: 5
Bestätigung_
AR-unterstütztes Kommissionieren
Datenbrille als Anzeigegerät
Kontextabhängige Einblendung aller für den Kommissioniervorgang notwendigen Daten
Kommunikation mit dem System über ein Interaktionsgerät (z.B. mobile Computing, Head-Set)
Datenaustausch mit dem Warehouse-Management-Systemüber eine Funkverbindung
Kommissionieren mit AR
Aktuelle GrenzenPotenziale
AR als unterstützendes Medium zur Steigerung der Leistungsfähigkeit der Mitarbeiter (hands free)
Reduzierung der Suchzeiten nach Informationen (z.B. bei HMD-Einsatz)
Parallelisierung von Haupt- und Nebentätigkeiten (z.B. bei HMD-Einsatz)
Mobiles, virtuelles Handbuch für Prozessabläufe
Kaum Schulung durch die situations-bezogene Bereitstellung von Informationen (z.B. Handlungsanweisungen) erforderlich
Einsparung von Schulungspersonal
Reduzierung von Fehlhandlungen
Investitionskosten für die Hardware
Fehlen von alltagstauglicher Hardware (Ergonomie, Einsatz im industriellen Umfeld)
Hohe Anforderungen bei Einsatz eines Trackingsystems
Unzureichend ergonomische Gestaltung der HMDs (Tragekomfort, Gewichtsverteilung)
Kein Übernehmen der bekannten Interaktionsmetaphern vom Desktop möglich
Schwer zu quantifizierender Nutzen und Aufwand durch den Einsatz von AR
Augmented Reality unterstütztes Arbeiten
Agenda
1.Konventionelle Schulungsmethoden
2.Augmented Reality unterstütztes Arbeiten
3.Training in der Virtual Reality
Von der Realität zur Virtualität
4.Virtuelle Lernumgebung für die Montage
Training in der Virtual Reality
Piloten
Montagepersonal
Bedienern von Land- und Forstmaschinen
Wartungs- und Servicetechnikern
Ersthelfern im Katastrophenfall
Ärzten (OP-Simulatoren)
Kampftauchern beim Militär
Bereits heute in der Ausbildung von …
Quelle: Fraunhofer Institut
Quelle: RaySono AG
Durchgängiger Einsatz der VR-Technologie
Planung des manuellen Kommissioniersystems
Schulung & Vorabtraining
„Menschintegrierte“ Simulation
VR-gestützte Kommissionierung
Realisierung des Kommissioniersystems
Aktuelle GrenzenPotenziale
Realitätsnahe Abbildung komplexer Systeme möglich
Intuitive, interaktive und höhere psychologische Einbindung des Menschen höhere Wirksamkeit der Schulung
Vermittlung prozeduraler Fertigkeiten ohne Störung der laufenden Produktion
Training und Analyse von noch nicht realisierten oder aufwändigen Prozessen
Verkürzung der Trainingszeiten
Schulung und Simulation personengefähr-dender Abläufe
Höhere Motivation durch Spielcharakter der VR-Umgebung
VR als Kommunikationsgrundlage für inter-disziplinäre Teams und Hierarchieebenen
Image
Hoher Berechnungsaufwand für komplexe VR-Modelle
Hohe Anschaffungskosten immersiverSysteme
Unzureichend ergonomische Gestaltung der Benutzerschnittstellen (Datenbrillen, 2-dim Bewegungsplattform)
Schwer zu quantifizierender Nutzen und Aufwand durch den Einsatz von VR
Anlernphase im Umgang mit VR Gefahr der Überforderung des Nutzers durch zu viele Informationen
Training in der Virtual Reality
Agenda
1.Konventionelle Schulungsmethoden
2.Augmented Reality unterstütztes Arbeiten
3.Training in der Virtual Reality
Von der Realität zur Virtualität
4.Virtuelle Lernumgebung für die Montage
Aufzeigen der Potenziale virtueller Lernmedien durch Entwicklung des Demonstrators
„Virtuelle Montage von elektronischen Steuer-geräten“
Ziel
Virtuelle Lernumgebung für die Montage
Steigende Komplexität der Fertigungsprozesse
Höhere Anforderung an die Mitarbeiterqualifikation
„Job Rotation“ innerhalb der Fertigungsinseln
Auslöser
Ergebnisse der Evaluation
Bessere Visualisierung als andere Schulungsmethoden
Mehr Effizienz der Qualifizierungs-maßnahmen durch Entkopplung vom laufenden Betrieb
Reduzierung der Ausbildungsdauer
Erhöhung der Ausbildungsqualität
Bessere Verfügbarkeit von Aus- und Weiterbildung
Einsparung von Reisekosten und -zeit
Schätzung, dass 70% der Ausbildung über virtuelle Lernumgebung abgedeckt werden kann
Virtuelle Lernumgebung für die Montage
Nachteile virtueller Systeme
Potenziale virtueller Systeme - Anforderungen der Zollner Elektronik AG
Orts- und Zeitunabhängigkeit des Schulungssystems
Standardisierung der Lerninhalte
Internationalität
Verkürzung der Anlernphase
Einfache Bedienung
Kein spezielles Schulungspersonal erforderlich
Keine speziellen Schulungsräumlichkeiten oder Hardwarekomponenten notwendig
Hoher Initialaufwand für Programmierung
Anpassung des Schulungstools an andere Trainingsszenarien erforderlich
Trainieren von Fehlerszenarien
Prüfbarkeit und Identifikation kritischer Handlungsschritte durch den Ausbilder
Integration von Analysefunktionalitäten für mehr Transparenz über geleistete Arbeit
Modularer Aufbau zum schnellen Transfer auf andere Trainingsszenarien
Signalwirkung für Kunden und Wettbewerb
Virtuelle Lernumgebung für die Montage