Bei der Bewältigung von Flutereignissen, wie zum Beispiel dem Hochwasser in West- und Mitteleuropa 2021, stellt die Komplexität der Einsätze höchste Anforderungen an die Ausrüstung der Rettungskräfte. Daher wurde mit HYDRA ein neuartiges Ponton-Boot-System entwickelt, das den gestellten Aufgaben gerecht wird.

Hervorgegangen ist der Prototyp aus einer Forschungsinitiative des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi, heute BMWK). Die Entwicklung erfolgte im Verbund von General Dynamics European Land Systems – Bridge Systems GmbH, der Bundesanstalt Technisches Hilfswerk (THW), dem Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme, SZENARIS sowie der Technischen Universität Kaiserslautern. Zudem waren die Feuerwehren Kiel und Wesel, das Havariekommando und die Deutsche Lebens-Rettungs-Gesellschaft (DLRG) beteiligt.

In seiner Grundausstattung verfügt HYDRA über vier Schwimmkörper, zwei Bugmodule, zwei Antriebsmodule sowie zwei Rampenpaare. Für den Einsatz in überfluteten Gebieten und Gewässern kann es einzeln als Boot (Einzel- und Langboot) oder gekoppelt als Taucher-, Arbeits- und Transportplattform sowie als Behelfsbrücke genutzt werden. HYDRA verwendet die autonom operierende Schwimmdrohne BASILISK mit Stereokamera, Lidar- und Sonar-Sensorik. Damit wird das (semi-)autonome Fahren in überschwemmten und nicht kartierten Gebieten möglich.

Für die Entwicklung hat SZENARIS ein Virtual-Reality-Visualisierungssystem zur Prototypenkonstruktion entwickelt. CAD-Konstruktionsdaten wurden in 3D visualisiert und für die Verwendung in Virtual Reality aufbereitet, um verschiedene Konfigurationen während der Entwicklungsphase zu testen, Antriebe zu simulieren und Schwimmverhalten sowie Handhabung zu analysieren. Hierauf aufbauend wurde von SZENARIS ein Virtual-Reality-Trainingssystem, bestehend aus Lern- und teamorientierter Simulationssoftware, entwickelt, mit dem die Einsatzkräfte die sichere Handhabung von HYDRA kompetenzorientiert erlernen können. Das Verhalten des Ponton-Boot-Systems wird dabei funktional und physikalisch dem realen Verhalten entsprechend simuliert, um für eine möglichst realistische Trainingserfahrung zu sorgen. Dadurch werden die Übertragung des Erlernten auf die Realität erleichtert und eine möglichst schnelle Einsatzfähigkeit des Systems gewährleistet.

HYDRA kann damit zukünftig zu einem der wichtigsten Instrumente bei der Bewältigung von Flutereignissen werden und einen entscheidenden Beitrag für den Zivil- und Katastrophenschutz liefern.

Quelle: General Dynamics European Land Systems

Quelle: General Dynamics European Land Systems

Virtual-Reality-Trainingssystem HYDRA von SZENARIS

Arbeitgebende müssen ihre Angestellten regelmäßig über die Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit unterweisen bzw. durch fachkundige Personen unterweisen lassen. Hierzu zählen beispielsweise Unterweisungen zum Brandschutz, zur Ersten Hilfe, zum Umgang mit Gefahrstoffen oder zu ergonomischen Aspekten bei der Arbeit. Zudem sind in den letzten Jahren weitere Themen für eine Vielzahl von Arbeitsbereichen relevant geworden, wie z. B. Datenschutz oder Compliance-Regelungen. Die Unterweisungen werden von vielen Unternehmen in Präsenz durchgeführt, wodurch sie Arbeitskräfte binden bzw. kosten- und zeitintensiv sind.

SZENARIS hat daher eigens die Lernprogrammreihe „Online-Unterweisungen“ entwickelt, welches die kostengünstige Qualifikation der Beschäftigten von zu Hause aus ermöglicht. Die Lernprogrammreihe umfasst mittlerweile über 25 Themengebiete aus den Bereichen Arbeits- und Gesundheitsschutz, Datenschutz und Compliance. Mit den Online-Unterweisungen können Beschäftigte zeitlich flexibel und unabhängig von räumlichen Gegebenheiten lernen. Kurze Lerneinheiten können „zwischendurch“ absolviert werden, wodurch sie einfach in den individuellen Arbeitsalltag eingebunden werden können. Anstatt der klassischen Vermittlung in Präsenzveranstaltungen sorgt die selbstständige Erarbeitung der jeweiligen Themen zudem für eine nachhaltige Lernerfahrung.

Die Lerninhalte orientieren sich an praxisnahen Beispielen, die leicht nachvollziehbar und visuell anschaulich dargestellt werden. Jedes Lernprogramm endet mit einem Test, der bei Bestehen den Lernerfolg nachweist und als Beleg für die erfolgreich durchgeführte Unterweisung gilt. Alle Lerninhalte werden im jährlichen Rhythmus von ExpertInnen auf Korrektheit und Aktualität überprüft. Die Lernprogramme können außerdem schnell und unkompliziert an gesetzliche Neuerungen sowie an die unterschiedlichen Bedürfnisse von Unternehmen angepasst, in verschiedene Sprachen übersetzt und im jeweiligen Corporate Design zur Verfügung gestellt werden.

Ganz gleich, ob es um die Vermittlung von Grundlagen, die Vertiefung von Fachwissen oder die Entwicklung von Handlungskompetenzen geht: Die Online-Unterweisungen sind für eine Vielzahl Branchen, Themen und Niveaustufen geeignet. Verschaffen Sie sich einen Eindruck und testen Sie unsere Module auf www.sicherheit.szenaris.com!

Nicht zuletzt durch die Einschränkungen der Corona-Pandemie ist Lernen mit Extended Reality stärker in den Fokus gerückt. Extended Reality, also die Erweiterung der Realität mittels digitaler Technologien wie Simulationen, Augmented-, Virtual- und Mixed Reality helfen dabei, Lernerlebnisse effizienter und nachhaltiger zu gestalten. Virtual Reality (VR), also Computersimulationen, die z. B. über eine Virtual-Reality-Brille dargestellt werden können, ermöglichen das „Eintauchen“ in eine virtuelle Welt. Die eigenen Interaktionen mit der Virtual Reality werden als sehr realistisch empfunden, wodurch erlernte Handlungsschritte mit geringer Transferleistung auch in der Realität umgesetzt werden können. Daher bietet sich VR beispielsweise für das Training der Bedienung technischer Geräte und Anlagen an, denn diese müssen nicht mehr real zur Verfügung stehen. Bedienfehler verursachen keine Schäden an den Geräten und das Training ist für Mensch sowie Umwelt völlig sicher. Mit Augmented Reality (AR; Deutsch: angereicherte Realität) kann die tatsächliche Welt digital erweitert werden. Mittels Anzeigegeräten wie Augmented-Reality-Brillen und Smartphones kann die wahrgenommene Wirklichkeit durch Einblenden zusätzlicher Informationen wie Texte, Bilder, Sprachausgabe oder virtueller Objekte sinnvoll ergänzt werden. Damit können z. B. digitale Bedienungsanleitungen, die die User schrittweise durch bestimmte Prozesse leiten, realisiert werden.

XR-Technologien sind daher für zahlreiche Einsatzszenarien denkbar und wurden bei einer Vielzahl von Projekten von SZENARIS erfolgreich in Lernprozesse eingebunden.

Verfahrenstraining mit XR

Beim System „VR-Deichverteidigungs-Simulation“ hat SZENARIS nach den speziellen Anforderungen des THW eine VR-Anwendung entwickelt, bei der in einer virtuellen, dreidimensionalen Umgebung verschiedene Deichschadenslagen in Echtzeit simuliert werden. Die Lernenden nutzen Virtual-Reality-Brillen der neuesten Generation und untersuchen zu zweit den virtuellen Deichabschnitt auf verschiedene Beschädigungen. Diese werden zuvor vom Ausbildungspersonal virtuell gesetzt. Die Anwendung wurde für die Ausbildung der sogenannten „Deichläuferinnen“ und „Deichläufer“ konzipiert, die damit Handlungskompetenz in Bezug auf die Aspekte der Lageerkundung, Situationsbewertung und Entscheidungsfindung entwickeln.

XR in der Medizin

Im Projekt VIVATOP wurden Möglichkeiten erarbeitet, bei der u. a. die Technologien VR und AR zum Einsatz kommen, damit sich MedizinerInnen auf chirurgische Eingriffe umfassend vorbereiten können. Daten aus CT und MRT wurden segmentiert, um daraus ein dreidimensionales Bild der Leber zu erstellen. Dieses Modell kann mittels VR-Brille angeschaut werden. Darüber hinaus stehen Features wie das Ein- und Ausblenden einzelner Strukturen oder das Einzeichnen einer Resektionslinie zur Verfügung. Einzelne Operationsschritte können so mittels VR im Team anschaulich besprochen und geplant werden. Außerdem können die Modelle helfen, PatientInnen den Eingriff bildhaft zu erklären. AR wird im Projekt dazu genutzt, um ein dreidimensionales Bild der Leber in das Sichtfeld des ChirurgInnen zu projizieren. Durch einfache Gesten mit der Hand kann dieses Bild verschoben oder herangezoomt werden. AR ist vor allem während der Operation nützlich, da die UserInnen nur die Brille aufhaben und keine weiteren Steuerungsinstrumente benötigen. Die Hände bleiben somit frei für ihre Arbeit. Die eingeblendeten Zusatzinformationen können den ChirurgInnen dabei helfen, sich zu orientieren und Entscheidungen zu treffen.

XR in der Produktion

Im Forschungsprojekt „LeARn4Assembly“ werden VR- und AR-basierte Lern- und Assistenzsysteme zur Unterstützung von komplexen Montageprozessen entwickelt. Hierbei stehen drei Anwendungsszenarien in Form von Arbeitsplätzen im Fokus: die Mechatronik-Aufbereitung beim Automobilhersteller Audi, der Umbau einer Gewinderollanlage bei Zwetsch und die Montage von Pneumatikzylindern beim Steuerungs- und Automatisierungstechnikhersteller Festo. Die Systeme stellen Informationen zu aktuellen Arbeitsschritten bereit, die präzise auf die individuellen Anforderungen der MitarbeiterInnen in der Montage und die betrieblichen Ziele abgestimmt sind, sodass komplexe Tätigkeiten schneller erlernt werden können. Solche Assistenzsysteme können vor allem MitarbeiterInnen in der manuellen Montage unterstützen und die Qualitätssicherung verbessern.

Die dargestellten Beispiele stellen nur einen Auszug der Möglichkeiten dar, zeigen aber anschaulich, wie XR-Anwendungen in einer Vielzahl von Einsatzszenarien Lernprozesse optimieren können. Aus Sicht von SZENARIS ist ihre Verwendung deswegen aktuell wie zukünftig von zentraler Bedeutung für qualitativ hochwertige Lernerfahrungen sowie eine nachhaltige Kompetenzentwicklung.