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

Aufbau eines Virtual Reality-Systems

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

Von der produktspezifischen Schulung zur netzwerkweiten Schulung von „Quasi“-Standardprozessen

SMD-Linie als Referenzprojekt

Umsetzung eines modularen Schulungskonzepts bestehend aus verschiedensten Methoden von „Training on the Job“ bis VR

Weiteres Vorgehen

Virtuelle Lernumgebung für die SMD-Linie