Digitale Simulation der Kranmontage

Eine simulierte Kranmontage ist nun vollständig in der virtuellen Realität möglich

Ein Mitarbeiter der VETTER Krantechnik in der virtuellen Realität beim Kranaufbau

Die Wartungsarbeiten auf und an einem Kran verlangen Schwindelfreiheit, Geschick und starke Nerven. Die Person, die dort oben arbeitet, ist aber in der Regel nicht die, die einen Kran entwirft. So können bei der Konstruktion Details für die Wartung oftmals nicht im Vorhinein eingeplant werden. Mit digitalen Technologien wie der virtuellen Realität (VR) lässt sich die Erfahrung der Kranwartung im dreidimensionalen Raum visuell und interaktiv erleben, ohne dass man sich dafür selbst in schwindelerregende Höhen begeben muss.

Das BMBF- & ESF-geförderte Forschungsprojekt „aSTAR“ unter Beteiligung der heimischen Universität Siegen und des heimischen mittelständischen Kranbauers Vetter Krantechnik GmbH sowie dem ISF München und der Kirchner Konstruktionen GmbH befasst sich mit dieser Thematik. Der Projektkoordinator Andreas Weigel berichtet: „Der Kranmontageprozess in der VR ist nun von der Verankerung im Boden über die Montage der Kransäule bis hin zur letztendlichen Benutzung des vollständigen Krans möglich. Für die Umgebung stehen mittlerweile zwei Alternativen zur Verfügung – eine Industriehalle und eine Hafenumgebung.“ Gerade sind die Konsortialpartner des Forschungsprojektes dabei, den VR-Demonstrator (die entwickelte Software) für den Kranmontageprozess im Multiuser-Modus zu testen und evaluieren. Das bedeutet, dass aktuell zwei Probanden einen Schwenkkran in der VR gemeinsam montieren können. Die Probanden sind über das VR-Head-Mounted-Display miteinander verbunden und können sich, wie unter nicht virtuellen Umständen, austauschen und miteinander kommunizieren. In der VR können die Probanden sich gegenseitig als virtuelle Avatare wahrnehmen, sodass es ihnen zu jeder Zeit möglich ist, die Position und Aktivitäten des jeweils anderen visuell nachzuvollziehen. Der sogenannte Multiuser-Modus ermöglicht es den Projektpartnern verschiedene Faktoren zu untersuchen.

Montageort: virtuelle Hafenumgebung

Neben der technischen Evaluation der Software stehen daher vor allem die Kooperation, der Wissensaustausch und die Interaktion der beiden Probanden während des Montageprozesses in der VR im Fokus der Untersuchungen. Dabei wurden bewusst Probanden mit unterschiedlichen beruflichen Hintergründen (Servicetechniker, Konstrukteur etc.) mit dem virtuellen Kranmontageprozess konfrontiert. Im Anschluss an die VR Erfahrung wurden die Probanden interviewt, um die Eindrücke und Verbesserungspotenziale zu erfassen. Dadurch können Rückschlüsse auf die optimale Gestaltung der VR und die Aufgabenrepräsentation gezogen werden. Dies betrifft unter anderem die Förderung der Wissensweitergabe und der Kollaborationsbereitschaft. Die gewonnenen Erkenntnisse werden im nächsten Schritt zur Weiterentwicklung des VR-Demonstrators genutzt. Im Frühsommer soll dann eine weitere Evaluation durchgeführt werden, um die Forschung und die gefundenen Erkenntnisse weiter zu validieren.

aSTAR bei der Webinar-Reihe „SÜDWESTFALEN DIGITAL“

Am 4. Februar 2021 um 15:00 Uhr stellte unser Verbundkoordinator Andreas Weigel die Digitalisierung bei der VETTER Krantechnik GmbH am Beispiel des Projektes aSTAR — Kompetenzvermittlung in einer VR/AR-basierten Umgebung zur Arbeitsgestaltung vor. Wir freuen uns darüber, dass wir unser Forschungsvorhaben bei der Webinar-Reihe „SÜDWESTFALEN DIGITAL“ mit dem Thema „Digitalisierung der Arbeitsgestaltung: Anwendungs- und Forschungsberichte für die Instandhaltung und Montage“ vorstellen durften.

Download des Vortrags

Forschungsprojekte UMDIA & aSTAR: Austausch zum Thema „Unterbrechung(en)“

Die BMBF- & ESF-geförderten Forschungsprojekte UMDIA und aSTAR haben sich am 4. Februar 2021 zu einem gemeinsamen digitalen Austauschworkshop getroffen. Erste Synergien konnten bereits beim ISF Workshop „Digitalisierung und nachhaltige Arbeit!?“ identifiziert werden. Beide Projekte beschäftigen sich beispielsweiße mit dem Thema Unterbrechungen. Bei UMDIA sind Unterbrechungen der Interaktionsarbeit ein elementarer Bestandteil der Forschung, bei aSTAR wurden die Unterbrechungen im Kontext des Wechsels von Tätigkeiten am CAD-Arbeitsplatz hin zu unterbrechenden Evaluationsarbeiten in der Virtuellen Realität erforscht. Vor diesem Hintergrund wurde über die jeweiligen Forschungsstände, Definitionen und Vorgehen zur Empirie diskutiert.

aSTAR Evaluations-Klausurtagung

Die aSTAR-Projektpartner im digitalen Austausch

Das Jahr 2021 starte für das Forschungsprojekt mit einer Evaluations-Klausurtagung. Die aSTAR-Projektpartner trafen sich digital, um die nächste Erprobung des aSTAR-VR-Demonstrators zu besprechen und zu planen. Vorgesehen ist, die „Multi-User“-Funktionen des Demonstrators zu evaluieren. Vor diesem Hintergrund stehen im VR-Montageszenario die Kollaboration und die Kompetenzvermittlung im Mittelpunkt. Gemeinsam wurden über die dann vorgesehene qualitative Interviewführung und Fragestellung diskutiert.

Leider können aufgrund der aktuellen Pandemielage, die Evaluationen nicht wie angedacht bereits im Februar beginnen, sondern verzögern sich noch etwas. Wir sind aber zuversichtlich, baldmöglichst wieder Kollegen in der Virtuellen Realität mit der Montage eines Kranes zu konfrontieren.

beyondwork 2020

Der geplante Stand auf der beyondwork.

Am 21. und 22. Oktober 2020 findet die beyondwork 2020, die Arbeitsforschungstagung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung statt. Die eigentlich als hybride (digital und vor Ort) Arbeitsforschungstagung angedachte Veranstaltung wurde nun auf komplett digitale Beine gestellt, da die COVID-19-Infektionszahlen ein Zusammenkommen vor Ort nicht möglich machen.

Gerne hätten wir Ihnen unsere Forschung vor Ort live vorgestellt, und wären dort mit Ihnen ins Gespräch gekommen. Zu Ihrem und unserem Schutz ist dies leider so nicht möglich, daher freuen wir uns, wenn Sie virtuell an der beyondwork 2020 teilnehmen und unseren digitalen Stand besuchen. Alle Informationen zum Forschungsprojekt finden Sie aber auch hier auf unsere Homepage.

Hier finden Sie die Inhalte der „Digitalen Stele“:

Projektübergreifender Workshop „Digitalisierung und nachhaltige Arbeit!?“

Am 9. Oktober 2020 konnte aSTAR am Projektübergreifenden Workshop „Digitalisierung und nachhaltige Arbeit!?“ vom Institut für Sozial­­­wissen­­­­­­schaft­­liche Forschung – ISF München teilnehmen. Es wurden die vielfältigen Projekte des ISFs einander vorgestellt und es konnten viele Gemeinsamkeiten und Synergien identifiziert werden. Gerade die Interdisziplinarität zwischen im Falle von aSTAR der Wirtschaftsinformatik (Uni Siegen) und der Soziologie (ISF München) ermöglicht viele Anknüpfungspunkte in wissenschaftlichen Bereichen.

2. Koordinatorentreffen in Aachen

Andreas Weigel bei der Projektvorstellung.

Am 29. September und 30. September fand das zweite Koordinatorentreffen der BMBF-Fördermaßnahme Zukunft der Arbeit: Mittelstand – innovativ und sozial statt. Die Kollegen des wissenschaftlichen Begleitprojekts WissProKMU haben den hybriden, also sowohl physischen Austausch wie auch die Partizipationsmöglichkeiten von digitalen Teilnehmern, bestens organisiert. Das Forschungsprojekt aSTAR wurde von unserem Projektkoordinator Andreas Weigel (VETTER Krantechnik GmbH) und von Thorben Baumgart (Universität Siegen) in Aachen vertreten.

Das Fazit unserer Projektmitglieder war durchweg positiv. Der Austausch unter den Projekten war durch COVID-19 in der nahen Vergangenheit erheblich erschwert. Das hybride Koordinatorentreffen hat sich dieser Herausforderung gestellt und sie mit Bravour gemeistert. Es gab Einblicke über die Aktivitäten der anderen Projekte der Fördermaßnahme und das Treffen lies genügend Freiraum, sich persönlich vor Ort oder auch in Arbeitsgruppen mit den digitalen Teilnehmern auszutauschen.

Aktueller Stand des VR-Demonstrators

Wir möchten Ihnen den aktuellen Stand des aSTAR-Demonstrators in einem Video präsentieren. Der „Multi-User-Mode“ wurde bereits implementiert und auch die ersten Arbeitsschritte zur Kranmontage können durchgeführt werden. Das Video zeigt unterschiedliche Arbeitsschritte im Multi-User-Mode. Gezeigte Arbeitsprozesse veranschaulichen die Potentiale für zielorientiertes Lernen, die Kompetenzvermittlung und das Lernen von Arbeitsprozessen. Außerdem schafft die virtuelle Zusammenarbeit einen Raum für den Transfer von Wissen durch die Austauschmöglichkeit zwischen den Usern und schafft einen interaktiven Lernraum. Am Beispiel des Hebens der Verbundankerplatte kann über eine VR-Abstraktion das Heben von schweren Lasten simuliert werden.

Test des VR-Trainingsszenarios

Einblick in das Trainingsszenario

Auf der Grundlage der Ergebnisse des durchgeführten Workshops, wird von UReality aktuell ein erstes Trainingsszenario in der VR entwickelt. Die erste Version des Trainingsszenarios umfasst zwei einfach gestaltete Arbeitsschritte: Das Messen eines Randabstandes und die Durchführung einer Bohrprobe. Außerdem bestand die Möglichkeit in der Nutzung verschiedener Tools und eines Werkzeugkoffers, sowie der Interaktion mit einem Tablet, welches die Arbeitsschritte einweist und  abbildet, sowie flexibel zum Arbeitsplatz mitgenommen werden kann. Auch die Nutzung von zwei Benutzern gleichzeitig in einer VR Umgebung ermöglichte der Demonstrator bereits. Vor gut einer Woche konnte VETTER dann das Trainingsszenario mit mehreren Kollegen testet und anschließend evaluieren.

Der Fokus lag für das aSTAR-Team zunächst darauf, anhand von den zwei einfach gestalteten Szenarien die Nutzerfreundlichkeit und die Steuerungsoptionen zu testen. Der nächste Schritt besteht in der Auswertung der Evaluationsbögen und des Feedbacks, auf dessen Grundlage eine weitere Entwicklung der VR erfolgt.

aSTAR @ ECIS 2020

Auf der diesjährigen „European Conference on Information Systems“, kurz „ECIS“ durfte unser Projektkoordinator Andreas Weigel gleich zwei unserer Forschungen über das Projekt aSTAR vorstellen.

Eine Studie mit dem Titel „Can Virtual Realities reduce the Gap between Organizations? Insights from a Case Study on the Potential of VR-Supported Perspective Taking“. Bei dieser Forschung handelt es sich um eine Studie über grundlegende Aspekte zur besseren Abstimmung von Prozessen über Organisationsgrenzen hinweg. Die virtuelle Realität bietet an dieser Stelle die Möglichkeit, Perspektiven in einem virtuellen Kontext interaktiv zu verbinden und aufeinander abzustimmen. Um die Rolle der Perspektivenübernahme im Hinblick auf ein soziales und kulturelles „IT-Business Alignment“ (fortlaufende, gegenseitige Abstimmung zwischen Geschäftsbereichen und IT-Bereich) zwischen Organisationen besser zu verstehen. In diesem Zuge haben wir eine Fallstudie mit elf Mitarbeitern aus zwei Organisationen durchgeführt, die über eine hybride Wertschöpfungskette (Hersteller/Servicepartner) miteinander verbunden sind.

Weiterhin eine Forschung mit dem Titel „CEOs of SMEs: How IT-Governance compensates the Lack of Digital Competencies“. In dieser Forschung untersuchen wir den Einfluss der Kompetenzen von CEOs auf die digitale Transformation von KMU. Wir zeigen basierend auf unserer explorativen Forschung, welche Kompetenzen von CEOs für eine erfolgreiche digitale Transformation unter definierten Bedingungen notwendig oder auch beispielsweiße ausreichend sind.

„Beide Forschungen sind im Kontext des Forschungsprojekts entstanden und bilden zusammen mit weiteren Veröffentlichungen das Fundament für die weitere Forschung im Projekt aSTAR. Wir freuen uns sehr, dass wir diese beiden Arbeiten bei der ECIS 2020 vorstellen, diskutieren und veröffentlichen dürfen“, so Andreas Weigel.

Weitere Informationen unter: https://astar-projekt.de/publikationen/