Der Einsatz moderner Virtual und Augmented Reality Technologie zur Schulung von Mitarbeitern. Dennis Walch, Lehrstuhl fml, TU München

Transkript

1 Der Einsatz moderner Virtual und Augmented Reality Technologie zur Schulung von Mitarbeitern Dennis Walch, Lehrstuhl fml, TU München

2 «Sag es mir und ich vergesse es, zeig es mir und ich erinnere mich, lass es mich tun und ich behalte es.» (Konfuzius v. Chr.)

3 Agenda Von der Realität zur Virtualität 1.Konventionelle Schulungsmethoden 2.Augmented Reality unterstütztes Arbeiten 3.Training in der Virtual Reality 4.Virtuelle Lernumgebung für die Montage

4 Konventionelle Schulungsmethoden Personalkosten Folien Investitionskosten Videos Standardisierung Praxisnähe Prüfbarkeit des Lernerfolgs Frontalunterricht Selbstlernkurse Erfahrung des Ausbilders Learning by doing Workshops Dauer Vorträge Einsatzfeld Handbücher Bilder Training on the Job Gruppierungsform Informationsdarstellung

5 Agenda Von der Realität zur Virtualität 1.Konventionelle Schulungsmethoden 2.Augmented Reality unterstütztes Arbeiten 3.Training in der Virtual Reality 4.Virtuelle Lernumgebung für die Montage

6 Reality Virtuality Continuum von Milgram Augmented Reality (AR): Erweiterung der Realität um rechnergenerierte virtuelle Informationen mit kontextbezogener Bereitstellung für den Mitarbeiter Mixed Reality Real Environment Augmented Reality Augmented Virtuality Virtual Reality

7 Einsatzfelder der Augmented Reality-Unterstützung Montage Wartung und Service Prototypenbau Medizin Quelle: CAMP Quelle: metaio Quelle: BMW Produktionsplanung Qualitätssicherung Quelle: ForLog, FAR Quelle: fml

8 AR-unterstützte Qualitätssicherung Qualitätssicherung im Karosseriebau mit AR Schweißpunktprüfung von Seitenrahmen Unterstützung des MA durch Laserprojektion Verkürzung der Suchzeiten durch Tracking Erweiterung des Aufgabenumfangs des Mitarbeiters

9 AR-unterstütztes Kommissionieren Kommissionieren mit AR 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-System über eine Funkverbindung Entnahme Artikel: xyz Anzahl: 5 Bestätigung_

10 Augmented Reality unterstütztes Arbeiten Potenziale 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 situationsbezogene Bereitstellung von Informationen (z.b. Handlungsanweisungen) erforderlich Einsparung von Schulungspersonal Reduzierung von Fehlhandlungen Aktuelle Grenzen 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

11 Agenda Von der Realität zur Virtualität 1.Konventionelle Schulungsmethoden 2.Augmented Reality unterstütztes Arbeiten 3.Training in der Virtual Reality 4.Virtuelle Lernumgebung für die Montage

12 Aufbau eines Virtual Reality-Systems

13 Training in der Virtual Reality Bereits heute in der Ausbildung von Piloten Montagepersonal Bedienern von Land- und Forstmaschinen Wartungs- und Servicetechnikern Ersthelfern im Katastrophenfall Ärzten (OP-Simulatoren) Kampftauchern beim Militär Quelle: Fraunhofer Institut Quelle: RaySono AG

14 VR-gestützte Kommissionierung Durchgängiger Einsatz der VR-Technologie Planung des manuellen Kommissioniersystems Menschintegrierte Simulation Schulung & Vorabtraining Realisierung des Kommissioniersystems

15 Training in der Virtual Reality Potenziale 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 personengefährdender Abläufe Höhere Motivation durch Spielcharakter der VR-Umgebung VR als Kommunikationsgrundlage für interdisziplinäre Teams und Hierarchieebenen Image Aktuelle Grenzen Hoher Berechnungsaufwand für komplexe VR-Modelle Hohe Anschaffungskosten immersiver Systeme 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

16 Agenda Von der Realität zur Virtualität 1.Konventionelle Schulungsmethoden 2.Augmented Reality unterstütztes Arbeiten 3.Training in der Virtual Reality 4.Virtuelle Lernumgebung für die Montage

17 Virtuelle Lernumgebung für die Montage Steigende Komplexität der Fertigungsprozesse Höhere Anforderung an die Mitarbeiterqualifikation Job Rotation innerhalb der Fertigungsinseln Auslöser Ziel Aufzeigen der Potenziale virtueller Lernmedien durch Entwicklung des Demonstrators Virtuelle Montage von elektronischen Steuergeräten

18 Virtuelle Lernumgebung für die Montage Ergebnisse der Evaluation Bessere Visualisierung als andere Schulungsmethoden Mehr Effizienz der Qualifizierungsmaßnahmen 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

19 Virtuelle Lernumgebung für die Montage 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 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 Nachteile virtueller Systeme Hoher Initialaufwand für Programmierung Anpassung des Schulungstools an andere Trainingsszenarien erforderlich

20 Virtuelle Lernumgebung für die SMD-Linie Weiteres Vorgehen 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