Können Unternehmen profitieren?

Virtuelle Realität in der Produktentwicklung

Ist virtuelle Realität mehr als Spielerei und kann sie gar bei der Produktentwicklung im Mittelstand zum Einsatz kommen? Nadine Schlüter, VR-Expertin bei der Deutschen Gesellschaft für Qualität (DGQ) sagt ja. Das sind die Gründe...

  • BU2: Einseitige Virtual Reality (Quelle: Fraunhofer IAO)

  • Zweiseitige VR-Cave, bei der eine Wand und der Boden genutzt werden (Quelle: Fraunhofer IAO)

  • Dreiseitige VR-Cave, bei der zwei Wände und der Boden genutzt werden (Quelle: Fraunhofer IAO)

  • Vierwandige VR-Cave (Quelle: Fraunhofer IAO)

  • Dr.-Ing. Nadine Schlüter

    Dr.-Ing. Nadine Schlüter ist tätig als Projektleiterin, Fachgebiet für Produktsicherheit und Qualitätswesen der Bergischen Universität Wuppertal, als stellvertretende DGQ-Regionalkreisleiterin im Ruhrgebiet sowie im Leitungsteam des DGQ-Fachkreises Qualitätsberufe der Zukunft.

ITM: Frau Schlüter, was versteht man unter „virtueller Realität“?
Nadine Schlüter:
Laut Literatur bezeichnet der Begriff die Darstellung und gleichzeitige Wahrnehmung der Wirklichkeit und ihrer physikalischen Eigenschaften in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven virtuellen Umgebung. Dabei gibt es verschiedene Systeme. Schon mit einer Datenbrille, die der breiteren Öffentlichkeit aus der Unterhaltungselektronik bekannt ist, lässt sich eine virtuelle Realität erzeugen. Ein Infopoint kombiniert die Datenbrille mit einem 3D-TV.

Professionellere Systeme hingegen projizieren virtuelle Umgebungen auf großflächige Wände. Auch hier gibt es verschieden komplexe Varianten. Ein Powerwall-System arbeitet mit nur einer Wand. Eine VR-Cave hingegen erzeugen Sie, wenn Sie mehrere aufeinander abgestimmte Wände nutzen. Zudem gibt es Systeme, die die Bewegungen der Anwender und deren Position im Raum berücksichtigen. Sensoren registrieren Veränderungen, aufgrund derer die Visualisierung der VR entsprechend dynamisch angepasst wird. So können in der VR abgebildete Gegenstände beispielsweise von unten betrachtet werden, wenn sich der Anwender hinkniet.

ITM: Erste Unternehmen nutzen entsprechende Technologien bereits in der Produktentwicklung. In welchen Bereichen ist der Einsatz sinnvoll?
Schlüter:
Der Einsatz von VR zieht sich durch alle Branchen. Vom Baugewerbe über Anlagenhersteller, den Maschinenbau, Unternehmen der Luft- und Raumfahrt, dem Militär bis hin zu Berufsschulen. Unternehmen setzen VR aber aus verschiedenen Gründen ein. Entweder wird sie genutzt, um ein Produkt oder einen Service in einer Gruppe zu analysieren und zu diskutieren, oder aber um Abläufe zu erlernen. So ist beispielsweise die Raumstation ISS in einer VR-Cave simuliert worden. Astronauten konnten so ihren Aufenthalt im All trainieren.

ITM: Wie können mittelständische Unternehmen vom Einsatz von VR in der Produktentwicklung profitieren?
Schlüter:
Die Frage lässt sich gut beantworten, wenn man sich die Stärken der VR bewusst macht. Eine dieser Stärken liegt in der Skalierbarkeit. So lassen sich sehr kleine und komplexe Produkte vergrößern, um deren Anschaulichkeit zu erhöhen oder andersherum große Produkte deutlich verkleinern. Zudem kann man sich in der VR auf die Abbildung ganz spezifischer Informationen zu einer konkreten Problemstellung konzentrieren. Unternehmen fällt es so deutlich leichter, Probleme und deren Auswirkungen auf das Gesamtsystem aufzuzeigen und entsprechende Verbesserungen vorzunehmen.

Auch im direkten Kundenkontakt unterstützt VR bei der Veranschaulichung. So können Sie beispielsweise bei der Planung einer Produktionsanlage die Fluchtwege für Mitarbeiter und notwendige Fluchtentriegelungen abbilden und mit dem Kunden direkt am Anschauungsbeispiel erforderliche Maßnahmen und Modifikationen abstimmen.

ITM: Welche VR-Technologien sind zur Umsetzung bereits verfügbar? Zur Anschaffung welcher Technologien raten Sie?
Schlüter:
Vor der Anschaffung von VR-Technologie sollte immer die Frage stehen, wozu sie genutzt werden soll. Sollen Produkte oder Services „lediglich“ präsentiert werden, reichen Datenbrillen oder eine Powerwall. Soll VR dazu genutzt werden, dass Teams komplexe Sachverhalte analysieren und weiterentwickeln sollen, ist die Anschaffung größerer VR-Systeme ratsam. So lässt sich beispielsweise mit einer VR-Brille nicht gut diskutieren, da die Gestik und Mimik des Diskussionspartners nicht erkennbar ist.

ITM: Im Rahmen Ihrer Forschungsarbeit (Projekt VitAmIn) haben Sie eng mit Mittelständlern zusammengearbeitet. Können Sie konkrete Anwendungsbeispiele für den Einsatz von VR in der Produktentwicklung dieser Unternehmen nennen?
Schlüter:
Im Rahmen des VitAmIn-Forschungsprojektes der DGQ-Tochter FQS (Forschungsgemeinschaft Qualität e.V.) sowie der Universitäten BU Wuppertal und Stuttgart haben wir ein Maschinenbauunternehmen begleitet, das eine Heizungsanlage neu konzipierte. Der Konzeptentwurf wurde noch vor der ersten Prototyperstellung gemeinsam mit dem Kunden hinsichtlich der Montage- und Instandhaltungsfähigkeit besprochen. Dabei kam ein VR-System zum Einsatz.

Die VR-basierte Analyse ergab, dass die Anlage in einzelnen, modularen Bauteilkomponenten geliefert werden muss, da die Anlage nicht durch die Türöffnungen im Keller passte. Zudem mussten die Schnittstellen einzelner Schläuche und Kabel zwischen den Modulen anders geplant werden, da bei der Montage nur von vorne an der Anlage gearbeitet werden konnte. Manche Verbindungen wären andernfalls vom Monteur nicht zu erreichen gewesen. Das gleiche galt für zukünftige Wartungen. Die im Rahmen der Simulation erkannten Fehler ersparten dem Unternehmen Kosten und Zeit und zwar sowohl im späteren Entwicklungsprozess und als auch in der Nutzungsphase der Anlage.

ITM: Was sind die größten Stolpersteine, die Mittelständler bei der Einführung von VR-Technologien beachten müssen? Wie lassen sich diese überwinden?
Schlüter:
Die Einführung eines VR-Systems muss entsprechend vorbereitet werden. Sie benötigen auf jeden Fall einen Mitarbeiter, der sich mit der VR-Technologie und der Programmierung auskennt und die VR für die Kollegen „nutzbar“ macht. Zudem muss die Einführung, wie jede andere neu eingeführte Technologie auch, kommunikativ begleitet werden. Mitarbeiter sollten über die Zielstellung und Anwendungsmöglichkeiten der VR und deren Einbindung in die verschiedenen Prozesse informiert werden. Auch Mitarbeiterschulungen sind sinnvoll.

Gerade bei Mittelständlern sind die finanziellen Möglichkeiten, technologische Neuerungen aufwendig zu testen oder aufwendig einzuführen, oft begrenzt. Unser Forschungsprojekt setzte genau bei dieser Problematik an. „VitAmIn“ sollte dazu beitragen, dem Wettbewerbsvorteil großer Unternehmen zu begegnen, indem ein neuartiges, visuell unterstütztes Anforderungsmanagement entwickelt wird. Dieses sollte auf neuen Methoden und kostengünstigen Systemen basieren.

Jetzt, nach Projektabschluss, können Unternehmen auf die Erfahrungen unserer Partnerunternehmen zurückgreifen. Dafür veröffentliche die FQS den „Leitfaden zur Nutzung virtueller Realität in der Produktentwicklung“. Unternehmen können aber auch auf Beratungsdienstleister zurückgreifen, die sich auf VR spezialisiert haben und die Möglichkeit anbieten, zunächst eine VR-Session zum „Ausprobieren“ zu buchen, bevor größere Investitionen getätigt werden.

ITM: Wie sieht die Zukunft aus? Können wir mit einem breitflächigen Einsatz von VR in der Produktentwicklung rechnen?
Schlüter:
Der Einsatz von VR hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen und die Entwicklung wird sich fortsetzen. Das liegt daran, dass die Leistungsfähigkeit der Technologie weiter steigt und der Nutzen relativ zeitnah ersichtlich wird. Wenn beispielsweise ein Konstruktionsmeeting, das normalerweise einen halben Tag dauerte und regelmäßig lautstarke Diskussionen aufgrund von Missverständnissen in der Kommunikation mit sich brachte, nun innerhalb einer Stunde ohne Zwischenfälle abgehandelt wird, dann macht sich das schnell auch über die Abteilung hinweg im ganzen Unternehmen bemerkbar.

Es ist immer wieder erstaunlich, wieviel reibungsloser die Kommunikation zwischen allen Beteiligten läuft, wenn man zusammenkommt und den Diskussionsgegenstand direkt vor Augen hat. VR beugt Fehlinterpretationen vor und spart Zeit und Nerven. Jüngere Mitarbeiter mit der entsprechenden Affinität zu computergestützten, innovativen Technologien werden die Verbreitung von VR weiter beschleunigen, denn oft sind sie es, die neue Ideen in ein Unternehmen einbringen.

Und schließlich wird auch die fortschreitende Globalisierung mit ihren über mehrere Länder verteilten Entwicklungs- und Produktionsnetzwerken zur Weiterverbreitung beitragen. Die Vorteile liegen auch hier auf der Hand: Meeting-Teilnehmer können sich an den verschiedenen Standorten in die gleiche VR-Umgebung begeben und so die gleiche Diskussionsgrundlage nutzen, die Ihnen bei einem Meeting an einem gemeinsamen Standort zur Verfügung stünde


 

 

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