DD#003 Möglichkeiten mit Augmented Reality in der Technischen Dokumentation

In der letzten Folge hatten wir es über digitale Anleitungen und deren Einsatzmöglichkeiten in der Technischen Dokumentation. In dieser Folge möchte ich über die Möglichkeiten von Augmented Reality in der Technischen Dokumentation sprechen.

Auch wenn der Begriff Augmented Reality nicht unbedingt neu ist, sollten wir uns trotzdem zuerst damit befassen, was Augmented Reality eigentlich ist.

Unter Augmented Reality (AR) versteht man die Erweiterung der Realität mit virtuellen Daten. Die Benutzer einer solchen AR-Anwendung nehmen also das reale Objekt wahr und nutzen ein mobiles Endgerät mit einer Kamera, um weitere virtuelle Inhalte in diese reale Szene perspektivisch zu integrieren. Dies ist mit Hilfe eines Tablets, Smartphones oder einer speziellen Datenbrille möglich, welche die von der Kamera eingefangen Szene nach speziellen Markern, Bilder oder Objekten abscannt. Erkennt die Anwendung ein solches Referenzmuster, werden die virtuellen Inhalte der realen Szene hinzugefügt. Wo und wie groß der virtuelle Inhalt dargestellt werden soll, errechnet die AR-Anwendung aus dem Blickpunkt des Benutzers sowie die Größe und die Position des erkannten Referenzmusters. So entsteht dann auf dem Display die Kombination aus realen und virtuellen Inhalten.

Anwendungsmöglichkeiten für Augmented Reality sind zahlreich. So kann ein Buch in der Papierfassung ganz normal gelesen werden, jedoch ist diese mit zusätzlichen Multimedia-Elementen angereichert, welche nur über ein entsprechendes Endgerät abgerufen werden können. Auch könnte in der Navigation zusätzliche digitale Elemente im Display angezeigt werden, um entsprechende Hinweise oder Informationen dem Nutzer bereitzustellen. Ein Wanderer kann beispielsweise über das Display auf mögliche Sehenswürdigkeiten im Laufe seiner Strecke informiert werden.

Es gab bereits Versuche, um Augmented Reality in den Alltag der Menschen zu integrieren. Schon im Jahr 2012 hat Google an einer Brille gearbeitet, die mit einem Mikrodisplay und Kamera in der Brille ausgestattet war. Über Spracheingaben hätte der Träger der sogenannten Google Glass das Gerät gesteuert und Informationen seiner Umgebung mit entsprechenden Hinweisen aus dem Internet abgerufen. Eine weite Verbreitung des Produktes gelang dem ambitionierten Projekt jedoch nicht. Vorallem auch wegen den Bedenken zum Datenschutz. Die Umgebung des Trägers wäre ständig aufgezeichnet worden und durch die Standortermittlung über GPS hätten sich für jeden Träger Bewegungsprofile erstellen lassen. Einige Länder habe sogar aus Angst, dass die Datenbrille als Spionagetechnologie verwendet werden kann, den Verkauf und die Benutzung von Google Glass verboten.

Das Anzeigen von Zusatzinformationen an realen Objekten kann aber sehr nützlich sein, um komplexe Aufgaben zu bewerkstelligen. Daher befassen wir uns als nächstes mit den Vorteilen von AR-Anwendungen.

Ein großer Vorteil ist, das AR-Anwendungen mit den meisten mobilen Geräten kompatibel sind. Solange das Endgerät eine Kamera besitzt, kann die Anwendung damit die Umgebung „sehen“. Bei der herkömmlicher Informationsvermittlung müssen erst Eingaben vorgenommen werden, beispielsweise eine Volltextsuche, um Informationen darzustellen. Die AR-Anwendung scannt die Umgebung über die Kamera und blendet automatisch Informationen in das Wahrnehmungsfeld des Benutzers ein.

Durch den niedrigen Virtualitätsgrad liegt die Akzeptanz für die Technologie bei den Benutzern auch niedriger als bei Anwendungen mit vollem Virtualitätsgrad. AR-Anwendungen sind durch Smartphones oder Tablets leicht einzusetzen und daher schon stark verbreitet.

Auch ist die realitätsnahe Präsentation der AR-Anwendung ein großer Vorteil. So können Nutzer beispielsweise in Ihren eigenen vier Wänden neue Möbelstücke virtuell im Zimmer platzieren und verschieben, bevor Sie sich für den Kauf entscheiden. Die virtuelle Projektion erlaubt es dem Kunden fast schon realitätstreu nachzuempfinden, wie es ist Besitzer dieses Produktes zu sein.

Auch lassen sich mittels der AR-Technologie eindimensionale Gegenstände und Flächen mit virtuellen dreidimensionalen Objekten überlagern. So können Bilder oder Displays zusätzliche Darstellungsflächen bieten.

Augmented Reality-Anwendungen bieten natürlich nicht nur Vorteile, so gibt es für diese Art der Informationsvermittlung natürlich auch Nachteile, welche ich nachfolgend betrachten werde.

Neben den möglichen Bedenken zum Datenschutz gibt es auch praktische Nachteile von AR-Anwendungen. Der größte Nachteil ist die Nutzbarkeit und diese hängt stark vom benutzten Endgerät ab. Nehmen wir ein Tablet als Endgerät, muss der Benutzer stets mit erhobenem Gerät die Maschine betrachten, um Informationen angezeigt zu bekommen. Wenn der Nutzer anstatt der Anleitung in Papier nun doch wieder etwas in der Hand halten muss, gehen die Stärken von AR ja verloren. Das erfahrene Personal an der Maschine empfindet dann die AR-Anwendung eher als Hindernis statt als Unterstützung. Nur mit einer entsprechenden Datenbrille, welche weiterhin die Nutzung beider Hände ermöglicht, würde dem Potential einer AR-Anwendung gerecht werden. Solche Datenbrillen sind (noch) in der Anschaffung sehr teuer.

AR-Anwendungen sind in Ihrem Funktionsumfang zudem beschränkt. Diese funktionieren nur in der realen Umgebung und sind Situationsabhängig. Wenn der Benutzer nicht in der Halle vor der Maschinenanlage steht, kann er sich auch nicht über den Aufbau und die Bedienung der Anlage über die AR-Anwendung informieren lassen. Nur VR-Anwendungen könnten den Benutzer virtuell die Anlage und deren Funktionen vorführen, ohne direkt an Ort und Stelle sein zu müssen. Aber das Thema VR werden wir in einer separaten Folge behandeln.

Ein weiterer Punkt auf der negativen Seite sind die Entwicklungskosten. Aktuell ist die Entwicklung von AR-Anwendungen ein Kosten-, Zeit- und Ressourcenintensives Thema. Neben der Anwendung müssen dann auch noch die entsprechenden Endgeräte angeschafft werden. Für eine gute Augmented Reality Brille muss mehr als 1.000 Euro hingelegt werden.

Betrachten wir doch ein mögliches Szenario im Maschinenbau, um uns die Einsatzmöglichkeiten einer AR-Anwendung anzusehen.

Das Servicepersonal einer Anlage möchte eine visuelle Unterstützung, um die Wartung der Maschine sicher durchzuführen. Über die AR-Anwendung kann das Servicepersonal einfach die Komponenten und Bauteile einer Maschine identifizieren. Zudem bekommt der Benutzer Hinweise auf Sicherheitsrisiken an bestimmten Teilen eingeblendet. Für Handlungsabfolgen bekommt der Nutzer eine visuelle Unterstützung, welche ihm die Wartung Schritt-für-Schritt durchführen lässt. An kritischen Stellen in der Handlungsfolge werden dem Benutzer wichtige Warnhinweise dargestellt, damit dieser die Handlung sicher durchführen kann. In unserem Idealfall hat das Servicepersonal natürlich eine Datenbrille auf, weswegen beide Hände des Nutzers frei sind für die Wartung der Maschine. Fehlendes Verbrauchsmaterial oder Ersatzteile kann unser Nutzer direkt aus der Anwendung heraus nachbestellen.

Ein schönes Szenario für den Einsatz von einer AR-Anwendung. Damit solch eine Anwendung aber reibungslos funktioniert, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein.

Eine strukturierte und standardisierte Informationsbereitstellung für die AR-Anwendung muss gewährleistet sein. Ohne Erkennung der Referenzmuster bringt die AR-Anwendung keinerlei Nutzen dem Anwender. Die Technische Redaktion muss Ihre Informationen auf die AR-Anwendung anpassen. Die aus der Papierfassung bekannte kapitelorientierte Informationsstruktur funktioniert in einer Augmented Reality Umgebung nicht. Wo bisher im Dokument geblättert bzw. gesucht wurde, muss in der AR-Anwendung alle Informationen zur realen Situation passen. Alle Daten in der Technischen Redaktion müssen daher abgestimmt sein, die sogenannte „Topic-Orientierung“ ist daher eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz einer AR-Anwendung. Zum Thema „Topic-Orientierung“ habe ich ein interessantes Interview mit Prof. Sissi Closs über die Strukturierung mit der Klassenkonzepttechnik geführt.

Auch muss der unerfahrene Benutzer genug Zeit haben, um sich mit den Funktionen der AR-Anwendung vertraut zu machen. Eine genaue Zielgruppenanalyse ist daher auch eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz von Augmented Reality in der Technischen Dokumentation. Wie so oft muss festgestellt werden, welche Informationen der Benutzer benötigt und wie diese Informationen dem Benutzer vermittelt werden. Dies hängt auch wieder mit der topic-orientierten Arbeit der Technischen Redaktion zusammen.

Die auf die Zielgruppe angepasste Aufbereitung von CAD-Daten für den Einsatz in einem AR-System ist ein weiterer zusammenhängender Faktor. Hier sind profunde Kenntnisse im Umgang mit CAD-Modellen notwendig.

Neben der Aufbereitung der CAD-Daten ist dann noch ein AR-Editor notwendig, um eine AR-Anwendung erstellen zu können. Der Umgang mit einem solchen Editor muss auch erst mal von der Technischen Redaktion gelernt werden.

Die grobe Vorgehensweise für die Erstellung einer AR-Anwendung in der Theorie könnte wie folgt aussehen:

Zuerst wird das Modell der Maschine oder Anlage im CAD-Editor aufbereitet. Damit lässt sich die Größe des Modells beeinflussen, Texturen oder Materialien hinzufügen, Bauteile benennen oder Teile ausblenden. Das bereinigte CAD-Modell wird anschließend in den AR-Editor importiert. Darin können dann die virtuellen Inhalte erstellt werden, die dem Benutzer angezeigt werden. Also Texte, Symbole, Videos und Animationen, welche die Realität überlagern sollen. Danach wird festgelegt mit welchen Positionen am CAD-Modell diese virtuellen Inhalte korrespondieren sollen.

Für umfangreiche Handlungsfolgen werden diese zu Szenen zusammengefasst. Nun gilt es noch am CAD-Modell und an dem realen Objekt an denselben Stellen Marker anzubringen, mit denen die virtuellen Inhalte identifiziert und dargestellt werden können. Das können beispielsweise QR-Codes sein. Abschließend werden die Inhalte auf das AR-Portal übertragen, wodurch die Inhalte für AR-fähige Geräte freigeschaltet wird. Dann kann die AR-Anwendung verwendet werden.

Ich habe gerade erwähnt, dass umfangreiche Handlungen zu Szenen zusammengefasst werden. Allgemein ist es nützlich, für die Erstellung einer AR-Anwendung, alle Funktionen und Vorgänge wie Szenen aus einem Drehbuch zu behandeln. Also ähnlich wie bei der Produktion von Videos wird aufgeschrieben, was eine Szene enthält, unter welchen Bedingungen diese vorkommt, usw. Für jeden Vorgang bzw. Funktion der Anwendung gibt es dann eine Beschreibung, eine Ausgangssituation als Start, eine oder mehrere Aktionen und das Ergebnis.