DD#004 Möglichkeiten mit Virtual Reality in der Technischen Dokumentation

Nachdem wir beim letzten Mal Augmented Reality in der Technischen Dokumentation besprochen haben, möchte ich heute auf die Möglichkeiten mit Virtual Reality zu sprechen kommen.

Auch in dieser Folge behandle ich zuerst mal den Begriff Virtual Reality an sich und was dieser zu bedeuten hat.

Unter Virtual Reality, oder auch oft nur VR bezeichnet sind computergenerierte, interaktive virtuelle Umgebungen gemeint, in die der Benutzer sich begeben kann. Hierbei sprich man auch von einer „vollen Immersion“, weil der Nutzer sich komplett in die virtuelle Welt begibt. Die Immersion beschreibt die Einbettung des Nutzers in die virtuelle Welt. Bei einer vollen Immersion bekommt der Nutzer von seinem realen Umfeld nichts mehr mit. Dies geschieht mit einer Virtual-Reality-Brille, welche das komplette Sichtfeld des Nutzers abdeckt. Dem Benutzer wird ein Gefühl vermittelt, als wäre er unmittelbar im Geschehen der gezeigten Szene. Mittels Sensoren in der Brille lässt sich die Position des Benutzers sowie Neigungen und Drehungen des Kopfes feststellen, um das Gefühl des „Dabeiseins“ also der Immersion zu verstärken. Mit entsprechenden Steuerungsgeräten lassen sich zudem Handbewegungen des Benutzers als Eingaben in die virtuelle Welt übertragen. Dadurch lassen sich Situationen und Handlungen simulieren.

Virtual Reality kommt in vielen Bereichen zum Einsatz. Angehende Piloten üben in Flugsimulatoren, bevor sie das erste Mal ein richtiges Flugzeug fliegen. Visualisierungen in Architektur, Chemie oder Medizin sind möglich. So lässt sich ein Neubauprojekt bereits vor dem Bau in einem virtuellen Rundgang betrachten. Solche virtuellen Begehungen setzen Geschäfte und Hotels auch zu Werbezwecken ein.

In der Industrie sind Produktionsplanungen, Schulungen oder virtuelle Prototypen bereits Anwendungsgebiete für Virtual Reality. Im Unterhaltungssektor erleben die Träger mit entsprechenden Simulationsgeräten eine Achterbahnfahrt oder eine Verfolgungsjagd mit einem Sportwagen. Im Bereich der Videospiele sind Virtual Reality-Anwendungen schon länger verbreitet. Dort gabs es bereits in den frühen 1990er Jahre Versuche mit speziellen Virtual-Reality-Headsets. Damals waren die Gerätschaften aber zu teuer, zu groß, unhandlich und die Steuerung nicht sonderlich intuitiv für die Spieler. Erst in den nachfolgenden Jahren wurden Fortschritte im Bereich von Gesten- und Bewegungssteuerung gemacht, die es erlaubten die Endgeräte handlicher und nützlicher zu gestalten. Natürlich war auch die Grafische Darstellung der virtuellen Welten in den 90igern nicht so fortgeschritten wie das heute der Fall ist.

Auch im Maschinen- und Anlagenbau findet Virtual Reality immer mehr Anwendung. So soll laut einer Studie des bitkom Research von 2019 mehr als jedes dritte Unternehmen AR und VR nutzen. Die Technologie unterstützen Mitarbeiten in der Ausbildung, Wartung, Montage und beim Erstellen von Prototypen. So kann beispielsweise der Kunde seine gewünschte Sondermaschine bereits vor dem Bau erleben. In einer VR-Umgebung kann er alle Stationen abfahren und schauen ob alles nach seinen Wünschen passt.

Ein großer Vorteil von Virtual Reality ist, dass sich Informationen unabhängig von der realen Umgebung vermitteln lassen. So kann ich mir die Funktionsweise einer Maschine vorführen lassen, ohne direkt an der Maschine zu stehen. Auch ist ein ortsunabhängiges kollaborative Arbeiten möglich. Ich kann in einer virtuellen Umgebung aus meinem Büro oder sogar dem Wohnzimmer mit Personen interagieren, die am anderen Ende der Welt sitzen.

Auch ist das Lernen von schwierigen bzw. gefährlichen Situationen in einer virtuellen Umgebung einfacher als unter realen Bedingungen. Der Lernerfolg ist in vielen Einsatzbereichen durch das immersive Erlebnis höher als in realen Situationen.

Das Planen an dreidimensionalen Objekten kann viel realitätsnaher empfunden werden als die zweidimensionale Planung, die am Computer stattfindet.

Neben den Vorteilen, müssen wir uns natürlich auch noch die Nachteile von Virtual Reality anschauen. Diese sind recht ähnlich zu den Nachteilen bei Augmented Reality in meiner letzten Folge. Eine VR-Anwendungen zu entwickeln nimmt viel Geld und Zeit in Anspruch. Auch sind die jeweiligen Endgeräte in Ihrer Anschaffung teuer.

Der Umgang mit der Entwicklungsumgebung sowie den Endgeräten muss auch erlernt werden. Unerfahrene Nutzer müssen dann erst noch geschult werden.

Neben diesen Nachteilen bieten VR-Anwendungen aber auch noch Gefahren für den Anwender in Form von gesundheitlichen Beschwerden. Nicht jeder verträgt die Nutzung einer VR-Anwendung. Benutzer werden durch die Anwendung kognitiv überlastet, was nicht selten zu der bekannten Motion Sickness führt. Benutzer fühlen sich dann nach nur kurzer Zeit der Nutzung der VR-Anwendung unwohl und klagen über Schwindel, Übelkeit und Orientierungslosigkeit.

Auch ist die reale Umgebung des Benutzers bedingt durch die Abschottung mittels der VR-Brille, eine Gefahrenquelle. Anwender stolpern oder fallen über Gegenstände, die sie um sich herum nicht mehr wahrnehmen können.

Für die Technische Dokumentation bieten VR-Technologien vielversprechende Möglichkeiten, vor allem im Bereich der Aus- und Weiterbildung von praxis-orientierten Inhalten. Mittels VR-Anwendungen lassen sich Lernzeiten verkürzen, die Qualität der Informationsvermittlung verbessern und Kosten senken.

So könnte sich das Servicepersonal von einer Maschine bereits Reparaturvorgänge einüben ohne an der realen Maschine stehen zu müssen und so den Produktionsablauf zu stören. Auch kann sich das Personal mit der Funktionsweise der Maschine vertraut machen als Teil der Arbeitsvorbereitung oder als Training. So kann der Benutzer sich bestimmte komplizierte Handlungsprozeduren Schritt-für-Schritt vorführen lassen, ohne an der Maschine tätig sein zu müssen.

Dadurch können Situationen mit hohen Materialeinsatz oder sicherheitsgefährdenden Situationen vorher trainiert werden, ohne direkten Kontakt mit der Maschine zu haben.

Aber welche Voraussetzungen sind notwendig, um eine VR-Anwendung zu erstellen. Nun für die Erzeugung einer VR-Anwendung ist eine für diesen Zweck entwickelte Software notwendig. Für die Einarbeitung in diese VR-Software ist einiges an Zeit und Wissen notwendig, um damit eine Anwendung erstellen zu können.

Auch ist eine systematische Vorgehensweise beim Erstellen der Inhalte notwendig. Für jeden Vorgang bzw. Funktion der Anwendung sind Beschreibungen, eine Ausgangssituation als Start, eine oder mehrere Aktionen und das Ergebnis zu definieren. Am besten schreibt man sich eine Art Drehbuch als Vorbild, um anhand dieses Leitfadens seine 3D-Umgebung zu gestalten und die virtuellen Interaktionen zu definieren.

Ist das passiert, kann man sich mit der Erschaffung seiner VR-Anwendung befassen.

Das Erstellen einer VR-Anwendung könnte dabei möglicherweise wie folgt aussehen.

Basierend auf seinem „Drehbuch“ das vorab definiert wurde, erstellt man mit einem VR-Editor die 3D-Umgebung in welche eine oder mehrere CAD-Modelle integriert werden. Die Umgebung selbst wird mit Elementen wie Lichter und 3D Objekte aufbereitet, um eine räumlich wahrnehmbare Umgebung zu schaffen.

Dann kann das CAD Modell noch mit Bauteilbezeichnungen, Animationen, Hinweisen oder Navigationselemente ergänzt werden, die dem Benutzer in der virtuellen Umgebung angezeigt werden.

Anschließend wird noch die Interaktivität in die Szene eingebunden. Dazu gehört die Erstellung von interaktiven Ereignissen und das Einbinden der Benutzeroberflächen, mit denen der Anwender interagieren kann. Dann kann die Anwendung als fast fertig betrachtet werden.

Abschließend gilt es noch die VR-Anwendung ausführlich zu testen. Erst nach einem erfolgreichen Test kann die VR-Anwendung allen zugänglich gemacht werden.