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Die richtige VR/AR Hardware

Welche Hardware passt zu deiner Situation? Viele von euch verbinden die AR/VR-Technologie mit den sogenannten Head-Mounted Devices, kurz HMD – einer Datenbrille, die dem Benutzer eine virtuelle Realität zeigt. Man setzt sie auf und verschwindet in einer neuen Welt – was von außen oft komisch aussieht ist für den Nutzer ein spannendes Erlebnis. Es gibt jedoch noch weitere Ausgabegeräte, auf denen die virtuellen Inhalte wiedergegeben werden können. Im Folgenden werde ich euch die einzelnen Endgeräte vorstellen und ihre Anwendungen erläutern.  

Welche Hardware gibt es? 

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen folgenden Ausgabegeräten: 

  • Head Mounted Devices  
  • Hand Held Devices  
  • Spatial Devices  
  • Projection Devices  

Schauen wir uns die Ausgabegeräte im Detail an

 Wie eingangs erwähnt, sind die Head Mounted Devices (HMDs) sehr bekannte Ausgabegeräte. Diese werden auf dem Kopf getragen und beinhalten im Gegensatz zu anderen Ausgabegeräten einen Bildschirm, der sich unmittelbar vor dem Auge des Benutzers befindet und damit ein großes Sichtfeld bietet. Damit handelt es sich bei den HMDs um die immersivste Form der virtuellen Realität. Das Wort „immersiv“ leitet sich von der Immersion ab, was so viel bedeutet wie „eintauchen“. Ein immersiveres Gerät erzeugt im Vergleich zu anderen also eine realere Abbildung. Weitere Vorteile der HMDs sind eine meist hohe Auflösung und ein gutes und weites Sichtfeld, das sich mit der Änderung des Blickwinkels bewegt. Aber wie alle Dinge sind auch HMDs nicht frei von Nachteilen. Besonders relevant sind hier das i.d.R. hohe Gewicht der Geräte, das während der Arbeit als störend empfunden werden kann, die relativ hohen Investitionskosten und die aufwändige Hygiene. 

Der nächste Typ von Ausgabegeräten, den wir uns anschauen, sind die Hand Held Devices (HHDs). Diese sind die von Unternehmen am häufigsten verwendeten Systeme für die Nutzung von AR/VR. Es handelt sich dabei um mobile Endgeräte wie Smartphones oder Tablets. Durch die Präsentation der virtuellen Inhalte auf diesen Geräten besteht die Möglichkeit, VR/AR Inhalte auch von unterwegs zu konsumieren. Der größte Vorteil der Geräte ist die simple Anwendung, die aus dem Alltag bekannt ist. Immerhin besitzt heutzutage fast jeder mindestens ein Smartphone oder Tablet (wenn nicht sogar mehrere). Dadurch sind die Anschaffungskosten entsprechend günstiger.  

Neben den gewöhnlichen Ausgabegeräten gibt es zudem noch Spatial Devices. Dabei handelt es sich um stationäre Geräte, die im Vergleich zu den HMDs und den HHDs nicht vom Nutzer getragen werden müssen, sondern an einem festen Ort stehen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Bildschirm handeln.  Zu den stationären Geräten gehören zudem die Projection Devices. Diese projizierten die virtuellen Inhalte direkt in den benötigten Arbeitsbereich und befinden sich wie die stationären Anzeigegeräte an einem fixen Arbeitsplatz. Ein Vorteil beider stationären Geräte sind die vergleichsweise geringeren Investitionskosten – jedoch unter Inkaufnahme einer schlechteren Flexibilität.  

Anwendungsgebiete der Ausgabegeräte 

Prinzipiell können meist alle Ausgabegeräte alternativ zueinander in gleichen Bereichen eingesetzt werden. Besonders häufig finden sie Anwendung in den Bereichen:  

  • Marketing: AR/VR-Ausgabegeräte ermöglichen ein neues emotionales Erleben von Werbung. 
  • Schulungen und Simulationen: Standortunabhängige Schulungen durch VR mit weniger Personalbedarf reduzieren die Kosten. Dazu werden insbesondere HMDs häufig im Bereich von Montage- und Wartungsarbeiten eingesetzt. 
  • Wartungsarbeiten und Logistik: Das direkte Einblenden einer Serviceanleitung oder von logistisch relevanten Informationen (Lokalisation von Teilen, Navigation etc.) kann das Personal deutlich unterstützen. 
  • Produktion: In der Produktion können AR/VR-Ausgabegeräte beispielsweise Schritt-für-Schritt-Anleitungen abbilden und so die Produktionszeit und Fehlerquote deutlich reduzieren. 
  • Planung und Entwicklung: Man kann sich gut vorstellen, dass insbesondere virtuelle Anlagen und Planungskonzepte (z.B. 3D-Gebäudeplanungen, Inneneinrichtungsplanungen etc.) einen großen Vorteil mit sich bringen. So lassen sich wichtige Details noch vor der Realisierung eines Projekts verbessern, ergänzen oder verwerfen.  

Welches Ausgabegerät letztendlich für ein Unternehmen das richtige ist, hängt von vielen Faktoren ab: Gewünschte Immersion, benötigte Flexibilität, Standortgebundenheit, Budget und vieles mehr. Sag Bescheid, wir analysieren deine Situation und finden die richtige Lösung für deinen Anwendungsbereich. 

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Der Unterschied zwischen Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR), Mixed Reality (MR) und 360°-Aufnahmen 

Die Begrifflichkeiten rund um die Virtual Reality (VR) werden immer populärer. Insbesondere in der Gaming Szene kennt man diese Technologie, oder hat zumindest einmal von ihr gehört. Aber auch im Marketing, in der Industrie, für Schulungen oder im Servicebereich wird VR immer mehr verwendet. Manchmal spricht man jedoch von der Virtual Reality (VR), mal von der Augmented Reality (AR) oder Augmented Virtuality (AV) und andere Male von 360°-Aufnahmen. Aber wie unterscheiden sich diese Techniken voneinander? 

Grundsätzlich kann man diese Technologien nach ihrem realen bzw. computergenerierten Anteil unterscheiden. Dabei existieren zwei Extreme: Auf der einen Seite liegt die vollständige computergenerierte Realität, auf der anderen Seite eine vollständig reale Welt. Dazwischen liegt die die Mixed Reality (MR).1 Diese umfasst als Oberbegriff das gesamte Kontinuum zwischen der der echten Realität, dem sog. Real Environment, und der virtuellen Realität (VR). Überwiegen virtuelle gegenüber realen Aspekten, wird von einer Augmented Virtuality (AV) gesprochen. Überwiegt hingegen die reale Welt, befindet man sich im Bereich der AR. 

Ein Bild, das Text enthält.

Automatisch generierte Beschreibung

Bei der Virtuellen Realität (VR) handelt es sich um eine Technik, die den Nutzer z.B. mit Hilfe von einer VR-Brille in eine computergenerierte, dreidimensionale und begehbare Umgebung bringt, das sog. Virtual Environment. Diese Umwelt kann eindeutig von der wahren Realität unterschieden werden. 

Die Augmentierte Realität (AR), auch erweiterte Realität, hingegen behält die reale Umgebung bei und versucht diese nur um virtuelle Inhalte zu ergänzen. Dabei sollen die virtuellen Inhalte so angepasst werden, dass im Extremfall keine Unterscheidung zwischen dem virtuellen und realen Bild gemacht wird. Vermittelt wird die AR entweder auch durch sog. Head Mounted Device vermittelt werden oder durch alltagstaugliche Geräte (z.B. Smartphone, Tablet etc.). 

Da die Begrifflichkeit der VR gerne als Synonym für die Erstellung und Anwendung von 360°-Aufnahmen verwendet wird, wollen wir euch an dieser Stelle die Unterschiede zwischen diesen beiden Techniken aufzeigen.1  

Was ist der Unterschied zwischen Virtual Reality und 360°-Aufnahmen? 

Wie oben erläutert, handelt es sich bei der VR um eine computergenerierte, künstlich erzeugte Welt, die den Benutzer von der realen Welt loslösen soll und Interaktionen mit bzw. Visualisierungen in einer parallelen Welt erlauben. Diese neue Welt fühlt sich dabei so real an, dass sogar Phobien, z.B. Höhenangst, ausgelöst werden können. In diesem Fall wird durch die verwendete Hardware jede Bewegung des Nutzers aufgenommen und in die parallele Welt umgesetzt.  

Bei 360°-Grad Aufnahmen hingegen werden die Bilder nicht computergeneriert, sondern mit einer speziellen Technik aufgenommen. Die einzelnen Aufnahmen werden dann zusammengefügt, sodass daraus ein 360°-Rundgang entsteht. Hierbei kann der Nutzer selbst entscheiden, ob er den Rundgang mit einem Smartphone, einem Tablet oder mit einer VR-Brille durchlaufen will.  

Dadurch, dass die Inhalte zuvor bestimmt und entsprechend aufgenommen werden, kann sich der Nutzer in 360°-Aufnahmen nur in den Räumlichkeiten bewegen, die zuvor auch in einer 360°-Aufnahme erstellt wurden. Er kann zwar entscheiden, wohin er guckt (nach oben, unten, links oder rechts) oder wohin er geht (nach vorne, hinten, rechts oder links), jedoch werden die Möglichkeiten vorher festlegt und sind somit begrenzt. Das führt dazu, dass sich die 360°-Aufnahmen weniger real anfühlen als beim Einsatz von Virtual Reality. Und das ist ja eben auch gewollt, denn bei 360°-Aufnahmen soll dem Nutzer eine detailgetreue Abbildung der Realität gegeben werden, aber keine neue Realität erzeugt werden.  

Anwendung finden die 360°-Aufnahmen z.B. zum Präsentieren von Orten, deren physische Erreichbarkeit nicht möglich ist. Dadurch wird dem Betrachter ermöglicht, den Aufbau, die Anordnung von Objekten, Größenverhältnisse und vieles mehr präzise wahrzunehmen. So können Messestände, Möbelhäuser, Immobilien oder auch Unternehmen, die weit entfernt sind, im originalen Maßstab gezeigt und erlebt werden, obwohl der Nutzer physisch an einem anderen Ort ist.2  

1: Dörner, R., Brill, W., Grimm, P. & Jung, B., 2019. Virtual und Augmented Reality (VR/AR): Grundlagen und Methoden der Virtuellen und Augmentierten Realität. 2. Auflage Hrsg. Springer Vieweg: Berlin.
2: Frank, T. B., 2020. Erstellung und Anwendung von 360°-Videos. In: M. Lackner & H. Orsolits, Hrsg. Virtual Reality und Augmented Reality in der Digitalen Produktion. Wiesbaden: Springer Fachmedien, pp. 263-274.

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AR/VR in der Montage 

Dass es viele Einsatzmöglichkeiten von Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) in der Industrie gibt, steht außer Frage. Beide können beispielsweise in verschiedenen Teilbereichen, wie der Konstruktion, der Fertigung und der Montage, im Betrieb oder auch im Service und sogar in der Schulung eingesetzt werden. Untersuchungen zeigen, dass gerade für Schritt-für-Schritt Anleitungen in der Montage gerne AR verwendet wird.

Doch wie sieht so eine Schritt-für-Schritt Anleitung in der Montage aus? 

Eine Schritt-für-Schritt Anleitung mittels Augmented Reality meint nicht anderes, als dass die reale Welt mit virtuellen Inhalten überlagert wird.  

Das Ganze muss man sich so vorstellen: Dem Montagemitarbeiter werden abhängig von seiner Position und Orientierung im Raum die einzelnen Montagephasen und -schritte mit den dazugehörigen wichtigen Informationen (z.B. Verbauort, Werkzeuge, Werkzeugeinstellungen etc.) auf einem Endgerät präsentiert. Diese Informationen werden von dem Mitarbeiter aufnehmen und er kann entsprechend reagieren.  

Es gibt verschiedene Endgeräte (z.B. Handy, Tablet oder VR-Brillen) die dazu eingesetzt werden können. Die VR-Brille stellt durch ihre innovative Technik eine wichtige Zukunftsvision dar, im realen Alltag von Unternehmen wird jedoch am häufigsten das Tablet eingesetzt. Das liegt daran, dass Tablets zum einen günstiger sind und zum anderen, dass ihre Funktionalitäten durch den täglichen Gebrauch von Smartphones bekannt ist, sodass die Montagemitarbeiter besser mit Tablets umgehe können.  

Doch was bringt die Schritt-für-Schritt Anleitung in der Montage?  

Untersuchungen haben gezeigt, dass die Potentiale von AR im Vergleich zur herkömmlichen Papieranleitung v.a. in einer Reduktion der Montagezeit und der Fehlerquote sowie einer erhöhten Flexibilität liegen. Auf der anderen Seite zeigt sich, dass insbesondere die Kosten der Anschaffung von Hard- und Software sowie Lizenzkosten höher als bei der Papieranleitung sind. Auch die Gebrauchstauglichkeit wird z.T. bemängelt, da das Tragen einer VR Brille ungemütlich oder nach außen merkwürdig wirken kann.  

Ich persönlich hatte großes Interesse daran herauszufinden, ob sich eine Investition in VR/AR für die Schritt-für-Schritt Anleitung in der Montage lohnt, sodass ich mich entschlossen habe aus dieser Frage eine Bachelorarbeit aufzubauen und eine Bewertung der Gesamtwirtschaftlichkeit durchzuführen. Dazu habe ich die Alternativen Papieranleitung, AR auf Tablet und AR auf Head Mounted Devices (VR-Brillen) miteinander verglichen. In so eine Rechnung fließen natürlich verschiedene monetäre Eigenschaften ein, wie z.B. Auszahlungen, die aus den verursachten Kosten resultieren, oder Einzahlungen, die durch eine reduzierte Montagezeit und Fehlerquoten eingehen. Aber auch qualitative Aspekte sind relevant, z.B. die Gebrauchstauglichkeit oder die Flexibilität, die sich durch die Investition ergeben.  

Die Ergebnisse meiner Wirtschaftlichkeitsberechnung zeigten, dass eine AR Hardware im Vergleich zu Papier durch hohe einmalige Investitionskosten eine höhere Amortisationsdauer – also Dauer, bis sich die Investition zurückzahlt – aufweist, die Einzahlungen jedoch nach 14 Monaten bei den Tablets und nach 16 Monaten bei den Head Mounted Devices enorm höher als bei Papier sind, u.a. durch die Einsparungen in der Montagezeit und die reduzierte Fehlerquote. Auch im qualitativen Vergleich zeigte sich die AR Investition dem Papier gegenüber überlegen, z.B. durch eine gesteigerten Flexibilität (mit einer Brille auf dem Kopf hat man beispielsweise natürlich beide Hände frei).  

Fazit: Sollte man in eine Schritt-für-Schrittanleitung in der Montage investieren? 

Grundsätzlich hängt die Antwort auf diese Frage natürlich von verschiedenen Faktoren ab. Zum einen sollte ein Use Case, also ein Anwendungsfall, gefunden werden. In anderen Worten: Wo besteht der Bedarf einer Investition und warum? Für monotone und relativ simple Aufgaben lohnt sich die Investition vermutlich eher nicht, für komplexe Aufgaben, bei denen man unter Zeitdruck arbeitet, wahrscheinlich aber deutlich.  

Zum anderen hängt die Antwort von der Unternehmensgröße ab. Für große Unternehmen lohnt sich die Investition bis dato mehr, weil man die Hardware und Software auf viele Mitarbeiter aufteilen und damit Skaleneffekte nutzen kann. Vor einer großen Entscheidung wie dieser empfehle ich daher jedem Unternehmen, seine eigene Wirtschaftlichkeitsrechnung durchzuführen, die für den Anwendungsfall und Unternehmendgröße passend auf das eigene Unternehmen zugeschnitten ist.