Kompetenzentwicklung in einer VR/AR-basierten Umgebung zur Arbeitsgestaltung (aSTAR)

Forschungsziel: Ziel des Forschungsprojekts aSTAR ist die Entwicklung einer interaktiven VR-Simulation zur Visualisierung von Wartungsarbeiten, um Arbeitsabläufe und -bedingungen erlebbar zu machen und fächerübergreifende Kompetenzen zu schulen. Das Projekt setzt zudem auf die aktive Wartungsunterstützung am Kran mittels einer erweiterten Realität. Damit soll der abteilungs- und unternehmensübergreifende Wissensaustausch zwischen Instandhalter und Beschäftigten digitalisiert und für Ingenieure, Informatiker und Manager nachvollziehbar gemacht werden. Diese neue Form des Wissensaustauschs soll auf ethische, juristische und soziale Aspekte der Arbeitsgestaltung hin evaluiert werden.

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung
Die Wartungsarbeiten auf und an einem Kran verlangen Schwindelfreiheit, Geschick und starke Nerven. Derjenige, der dort oben arbeitet ist aber in der Regel nicht der, der einen Kran entwirft. So treten in der Wertschöpfungskette zwischen den Dienstleistungen Montage, Instandhaltung, Reparatur und der Produktentwicklung des Kranes Wissenslücken auf. Deshalb können bei der Konstruktion beispielsweise auch wichtige Aspekte für die Wartung nicht eingeplant werden. Mit VR- und AR- Technologien lässt sich diese Lücke der Informationsweitergabe im dreidimensionalen Raum visuell erlebbar und interaktiv schließen.

Ziel
Ziel des Forschungsprojekts aSTAR ist die Entwicklung einer interaktiven VR-Simulation zur Visualisierung von Wartungsarbeiten, um Arbeitsabläufe und -bedingungen erlebbar zu machen und fächerübergreifende Kompetenzen zu schulen. Das Projekt setzt zudem auf die aktive Wartungsunterstützung am Kran mittels einer erweiterten Realität. Damit soll der abteilungs- und unternehmensübergreifende Wissensaustausch zwischen Instandhalter und Beschäftigten digitalisiert und für Ingenieure, Informatiker und Manager nachvollziehbar gemacht werden. Diese neue Form des Wissensaustauschs soll auf ethische, juristische und soziale Aspekte der Arbeitsgestaltung hin evaluiert werden.

Vorgehensweise
Dazu werden die relevanten Tätigkeiten der Beschäftigten und die der Partnerunternehmen empirisch identifiziert. Hierbei müssen sowohl Prozesse aus der Praxis, als auch Modelle und Hinweise vom Hersteller, in die Simulation eingebunden werden. Besonders zu berücksichtigen sind dabei ethische, juristische und soziale Aspekte der Arbeitsgestaltung. Im Hinblick auf den demografischen Wandel ist eine Sicherstellung der Diversität von Montagemitarbeitern sehr wichtig. Deshalb wird die Entwicklung der VR/AR-Simulation mit den Beschäftigten frühzeitig und iterativ begleitet. Die Forschungspartner stehen während des gesamten Prozesses der Entwicklung mit evaluierenden und reflektierenden Aufgaben zur Seite.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die Projektergebnisse werden in Form eines technischen Demonstrators bereitgestellt. Zudem werden übertragbare Konzepte und Empfehlungen für lernförderlicher Arbeitsumgebungen und technische Gestaltungspotenziale zur Förderung fachlicher sowie überfachlicher Kompetenzen für verschiedene Beschäftigtengruppen entlang der Wertschöpfungskette entwickelt. Die Übertragbarkeit der am Beispiel der Kranwartung entwickelten und erforschten Konzepte auf andere Einsatzmöglichkeiten in KMU ist fester Bestandteil von aSTAR – auch über die Projektlaufzeit hinaus.

Projektpartner

Institut für sozialwissenschaftliche Forschung eingetragener Verein
Kirchner Konstruktionen GmbH
Universität Siegen
Vetter Krantechnik GmbH

Publikationen

Titel: Arbeitsgestaltung durch Kompetenzvermittlung in VR (aSTAR)

Akronym: aSTAR

Autor: Weigel, A.; Baumgart, T.L.; Heinlein, M.; Huchler, N.; Niehaves, B.; Sauter, L.; Schmallengach, A.; Staiger, B.; Wittal, R.

Verlag: Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg

Veröffentlicht im Jahr: 2022

Internet: https://doi.org/10.1007/978-3-662-65858-1_6

Die Arbeitswelt und ihre Gestaltung befinden sich in einem stetigen Wandel. Der Einsatz neuer Technologien trägt dazu bei, die Innovationskraft und auch die allgemeine Attraktivität eines Unternehmens zu steigern. Dennoch müssen Unternehmen abwägen, ob ein solcher Einsatz auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten erfolgsversprechend ist. VR-Technologien sind in den letzten Jahren deutlich erschwinglicher geworden und ihre Einsatzgebiete haben sich kontinuierlich weiterentwickelt. Die Gestaltung von virtuellen Umgebungen bietet umfangreiche Möglichkeiten. So nutzen Unternehmen virtuelle Showrooms zur Unterstützung des Verkaufsprozesses, setzen VR-Trainingsszenarien für die Aus- und Weiterbildung ihrer Mitarbeiter*innen ein, planen virtuelle Veranstaltungen als Antwort auf die Restriktionen der COVID-19 Pandemie oder beschäftigen sich mit virtuellen Kompetenzassistenten. Die Potentiale von VR-Technologien sind dabei weitreichend und können durch einen gezielten Einsatz vielversprechende Lösungen bieten. Das Projekt aSTAR verfolgte das Ziel, die Kompetenzvermittlung zwischen Konstrukteur*innen und Servicemitarbeiter*innen durch eine VR-Technologie zu unterstützen. Zu diesem Zweck wurden zunächst VR-Simulationen der Montage- und Wartungsszenarien am Kran entwickelt. Im Verlauf des Projektes entstand parallel eine VR-Software, die eine individuelle Gestaltung der VR-Umgebung ermöglicht. In die Software können unterschiedliche Kranmodelle sowie Umgebungen und Objekte geladen und flexibel platziert werden. Anschließend lassen sich Arbeitsschritte und -abläufe definieren, welche dann in der VR-Umgebung erlebt und bearbeitet werden können. Darüber hinaus sollte durch die VR-Entwicklung eine Möglichkeit entstehen, den CAD-Entwurf einfach in die VR zu übertragen (CAD2VR). Dies würde es den Konstrukteur*innen erlauben, ihren CAD-Entwurf in die VR zu laden und diesen dort aus einer Montage- und Serviceperspektive zu bewerten und bei Bedarf anzupassen. Durch die kontinuierliche Evaluation und Erhebung qualitativer Daten durch die Endanwender*innen konnte die Integration der VR-Technologie in bestehende Arbeitsprozesse aus vielen Perspektiven betrachtet werden. Somit können nun Strategien und Richtlinien formuliert werden, die die Integration der genannten VR-Szenarien und der CAD2VR-Anwendung unterstützen und übertragbare Ansätze für die Praxis liefern. Zusätzlich zu den VR-Technologien wurde eine Wissensplattform für die Montage- und Wartung am Kran aufgesetzt. Diese hatte zum Ziel, basierend auf einem intelligenten Suchalgorithmus, durch das Scannen von z. B. QR-Codes Informationen (Bedienungsanleitungen, Zusatzinformationen für bestimmte Krantypen) zur Montage- und Wartungsunterstützung bereitzustellen.

Kompetenzentwicklung in einer VR/AR-basierten Umgebung zur Arbeitsgestaltung (aSTAR)

Ansprechperson Projektkoordination

Ansprechperson bei PTKA

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