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Mehr Durchsicht bei interaktiven Trainings

Virtuelle Trainings mit Epson Moverio Datenbrillen


Das ARVIDA Projekt zielt auf eine interoperable Systemwelt für Anwendungen mit „Virtuellen Techniken“ (VT). Hierzu erforschen und entwickeln die in ARVIDA verbundenen Unternehmen eine dienste-orientierte Referenzarchitektur als neue Basis für modulare VT-Systeme. Passend zur Aufgabenstellung können diese VT-Systeme flexibel aus einzelnen Diensten zusammengestellt werden.

Das unten beschriebene Anwendungsszenario mit einer Epson BT-100 bzw. Epson BT-200 Augmented Reality Brille wurde als Teilprojekt „Instandhaltung und Training“ im Rahmen des ARVIDA Forschungsprojektes realisiert.

Anforderungen der Bereiche Training und Instandhaltung

Während der Bereich Training eine hohe Flexibilität aufgrund individueller Fähigkeiten und Vorkenntnisse der zu trainierenden Personen erfordert, zeichnet sich der Bereich Instandhaltung durch untersschiedliche Arbeitsschritte und Arbeitsinhalte aus. Dadurch ist der Vorbereitungsaufwand (Problem identifizieren, Arbeitsschrittfolgen festlegen, Werkzeuge auswählen, Verbrauchsmaterial beschaffen, Arbeitsschritte durchführen) in diesen Bereichen höher als bei einer reinen Linientätigkeit mit stets vergleichbaren Arbeitsfolgen. Während der Tätigkeit benötigen sowohl Servicemitarbeiter als auch Trainees viele unterschiedliche Informationen. Falls diese nicht vorliegen, mussten sie bisher aufwändig durch Befragen anderer Mitarbeiter oder Nachlesen in Handbüchern beschafft werden. Spezielle, auf diese Anforderungen zugeschnittene Augmented Reality Verfahren verringern diesen Aufwand deutlich, da das notwendige Material direkt in das Sichtfeld des Mitarbeiters/Trainees eingeblendet wird.

Motivation und Ziele

Ein Nachteil traditioneller Trainings besteht darin, den Lernenden nötige Informationen durch statische Inhalte auf einheitliche Weise zur Verfügung zu stellen. Ein klassisches Beispiel hierfür ist das Trainingshandbuch, welches aufgrund seiner Beschaffenheit nicht auf individuelle Eigenheiten der Trainees, so das Vorwissen betreffend, eingehen kann. Vielmehr wird der Lernende zusätzlich zum Lernauftrag damit belastet, sich selbst um eine geeignete Aufbereitung des Stoffes zu kümmern und etwa Seiten mit Bekanntem zu überspringen oder aber Abschnitte mit unbekanntem mehrmals durchzuarbeiten. Auch ist weder eine den Lernerfolg fördernde Interaktion mit dem Stoff noch ein Feedback aufgrund von Fortschritten möglich. Die Darreichung der Schulungsinhalte durch vergleichsweise moderne Medien wie Webseiten anstelle von Büchern, ändert nichts an den prinzipiellen Nachteilen dieser Methode, da auch hier die relativ unflexible Form erhalten bleibt.

Das Ziel des ARVIDA Teilprojektes ist es, virtuelle Techniken in bestehenden Trainingsprozessen zu erproben, um sie anschließend in die Abläufe zu integrieren und deren Nachteile zu überwinden.

Vorgehen

Zunächst wurden Epson Moverio BT-100 Datenbrillen als Head-Mounted-Display (HMD) für den Trainee sowie ein Tablet-PC für den Trainer eingeführt. Über das Tablet, das auch das Sichtfeld des Trainees wiedergibt, wählt der Ausbilder entsprechend dem Fortschritt statische Inhalte (zum Beispiel Abbildungen) aus, die in das Sichtfeld des Trainierenden projiziert werden. Bei dieser Methode sind zwar die Inhalte nach wie vor nicht interaktiv, doch werden diese gezielt entsprechend dem Trainingserfolg ausgewählt. Zudem ist die Geschwindigkeit ihrer Darbietung variabel und die die Inhalte werden stets im Sichtfeld des Lernenden abgebildet, sodass eine Ablenkung vom Arbeitsobjekt, wie sie beispielsweise bei der Konsultation eines Handbuches aufträte, minimiert wird.

Um die zunächst statischen Abbildungen durch vollwertige Augmented-Reality-Inhalte zu ersetzen, ist die zweite Generation Datenbrillen wie beispielsweise die Epson Moverio BT-200 aufgrund ihrer höheren Abbildungsqualität, den halbdurchsichtigen Gläser und höheren Tragekomfort sehr gut geeignet. Mit ihr werden auch komplexe Inhalte für den Trainee leicht wahrnehmbar und inhaltlich passend in die reale Szenerie projiziert. So können Elemente am Trainingsobjekt durch virtuelle Pfeile und andere Einblendungen hervorgehoben werden. Außerdem bleibt die Sichtorientierung des Trainees stets erhalten.

Resultate

Durch die Anwendung von Augmented-Reality-Techniken werden Trainingsinhalte nachhaltiger vermittelt. Dabei ist diese Methode für Mitarbeiter der verschiedensten Abteilungen und Verrichtungsschritte über den ganzen Produktentstehungsprozess (Design, Fertigung, Service, Verwertung) hinweg einsetzbar.  Durch den konsequenten Einsatz ausgereifter Augmented-Reality-Trainings sind zudem völlig neue Konzepte möglich. Ein weiterer Vorteil dieser Methoden liegt darin, die Flexibilität einer solchen Anwendung auch auf der Seite des Autors/Regisseurs (Trainer, Planung Instandhaltung) abbilden zu können.

Zwischen Anfang Juni und Ende Juli 2014 wurden mit dieser Methode im Trainingszentrum Hannover der Volkswagen Nutzfahrzeuge insgesamt 76 Mitarbeiter in einem speziell erstellten Training geschult (mit und ohne Datenbrille). Jeweils vor und nach den Trainings wurden rund 200 subjektive Parameter der Probanden mittels Fragebögen erhoben. Die Trainings mit der Datenbrille waren erfolgreich. Das Konzept zeigte seine Leistungsfähigkeit zum einen darin, dass ein hoher Wiedererkennungswert durch Bilder in der realen Szene gegeben ist, und zum anderen darin, dass der Trainer zu jedem Zeitpunkt die aktuellen Inhalte des Trainees auf dem Tablet sieht und so sehr zielgerichtet Hilfestellungen geben kann.

Das Konzept eignet sich bereits heute für den serientauglichen Praxiseinsatz. Es bietet sich dabei besonders für Szenarien an, in denen ein hoher Bedarf situationsabhängiger Information besteht.

Herr Dr. Johannes Tümler, Forschungsmitarbeiter der Konzernforschung der Volkswagen AG, führt weiter aus: „Dank der Fortschritte bei der Entwicklung leistungsfähiger Datenbrillen, können wir für zahlreiche Arbeitsprozesse in Unternehmen neuartige, hilfreiche Assistenzsysteme zu erproben und zu pilotieren. Ein Basiselement aller dieser Systeme ist dabei die situationsbedingte Bereitstellung auch umfangreicher Informationen in unterschiedlicher Form.
Die Darstellung dieser Informationen direkt im Sichtfeld des Trainees mittels Datenbrillen ermöglicht ein konzentriertes Arbeiten ohne Ablenkung, wie es beispielsweise bei der Konsultation eines Handbuches der Fall wäre. Hilfreich für diese Systeme sind die halbtransparenten Gläser der Epson Moverio Datenbrillen, da der Anwender so die digital bereitgestellten Bildinformationen und auch das reale Umfeld gleichzeitig im Auge behält. Diese Eigenschaften verbunden mit der guten Darstellungsqualität prädestinieren die Epson Datenbrillen für die Umsetzung effizienter und innovativer Mitarbeitertrainings.“

"Wir erwarten, dass die Epson Moverio BT-2000 Brille als Weiterentwicklung der BT-200 noch besser für industrielle Anwendungen geeignet sein wird. So sind die Projektionen der Brille deutlich heller als bei ihrem Vorgänger. Dies erhöht die Bildqualität weiter und macht die AR-Abbildungen unempfindlicher gegenüber sich ändernden Lichtverhältnissen, beispielsweise bei Kopfbewegungen des Trainees."

Weitere Informationen zu dem Projekt: www.arvida.de

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung ist Fördermittelgeber des Arvida Projektes (Förderkennzeichen 01IM13001).

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Fallstudie kann verwendet werden:
  • Auf der Epson Webseite
Epson Moverio Brillen Teil einer virtuellen, interoperablen Verbundwelt
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