Produkte menschenzentriert entwickeln mit VR

Die TU Chemnitz entwickelt in einem vom BMWi gefördertem Projekt neue Software-Lösungen, um menschzentrierte Forschungs- und Entwicklungsprozesse zu verbessern.

25. Juli 2019
Produkte menschenzentriert entwickeln mit VR
Moderne Virtual-Reality (VR) Technologien sind ein wesentlicher Faktor zur Verbesserung des menschzentrierten Forschungs- und Entwicklungsprozesses. ( Foto: Jacob Müller)

Moderne Virtual-Reality (VR) Technologien setzen sich nicht nur in der Unterhaltungs-Branche durch, sondern erobern auch zunehmend Entwicklungs- und Forschungsprozesse. So entstehen mit VR-Brillen und Bewegungstracking immersive, also sehr realitätsnahe, Umgebungen, in die Nutzerinnen und Nutzer auf nahezu natürliche Weise eintauchen können. Dadurch lassen sich neue sogenannte „Prototyping-Verfahren“ für die menschzentrierte Entwicklung umsetzen. Prototyping kommt im Produktentstehungsprozess zum Einsatz, um nutzungsbezogene Optimierungen, beispielsweise mittels Ergonomie- und Usability- Untersuchungen oder Akzeptanz- und Design-Bewertungen, durchzuführen.

Diesen Ansatz nutzt die Professur Arbeitswissenschaft und Innovationsmanagement (Prof. Dr. Angelika Bullinger-Hoffmann) der Technischen Universität Chemnitz im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprojektes »Plattform zur virtuellen Prototypenevaluation in frühen Phasen der Produktentwicklung« (virPro). Gemeinsam mit der CMC-Kiesel, einem Spezialisten für VR-Programmierung, entwickelt die TU Chemnitz in »virPro« eine VR-Anwendung, in der sehr praxisnah nutzungsbezogene Untersuchungen für die Produktentwicklung erfolgen sollen. »Mittels dieses Werkzeugs soll eine Simulations- und Evaluationsumgebung geschaffen werden, in der Entwickler und Nutzer die Gestaltungsentwürfe in simulierten Feldumgebungen gleichermaßen erleben und testen können«, erklärt Dr. Frank Dittrich, Clusterleiter Product Engineering an der Professur Arbeitswissenschaft und Innovationsmanagement der TU. Unter anderem soll es auch kooperative Funktionen geben. So können örtlich getrennte Teams in der VR-Umgebung zusammenarbeiten. Interaktionsmethoden der Gesten- und Sprachsteuerung werden für eine intuitive und natürliche Benutzung integriert und die Einbindung von Bewertungs- und Dokumentationswerkzeugen mit automatisierten Auswertungen sollen den Entwicklungsprozess optimieren.

Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit rund 380.000 Euro bis Anfang 2021 im Rahmen des »Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand« (ZIM) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Die Durchführung erfolgt im Rahmen des Netzwerkes AVARE (Anwendung von Virtual und Augmented Reality) der TU Chemnitz, einem Programm des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM).

Mehr Kosteneffizienz dank VR

Die neue Methode bietet ein erhebliches Einsparpotential bereits im Zuge der Produktentwicklung. Denn während bisher vor allem real vorhandene Prototypen, vom Pappmodell bis hin zum aufwendig gestalteten, funktionsfähigen Demonstrator, genutzt werden, können heute mittels VR auch virtuelle Prototypen getestet werden. Dies hat den entscheidenden Vorteil, dass bereits in einer sehr frühen Phase des Entwicklungsprozesses real anmutende Produkte zu einem Bruchteil der Kosten realer Prototypen erzeugt werden können. Zudem lassen sich virtuelle Feldumgebungen generieren, wodurch das Erlebnis der Produktnutzung noch realistischer nachempfunden werden kann.

Die Ergebnisse des Projektes »virPro« sollen nicht nur die Produktentwicklung selbst verbessern, sondern auch für den menschzentrierten Forschungsprozess genutzt werden. So sollen Nutzungsstudien, die bisher auf reale Prototypen angewiesen waren, zukünftig in simulierten Testumgebungen mit simulierten Prototypen stattfinden. Die Professur Arbeitswissenschaft und Innovationsmanagement hat dazu bereits in zahlreichen Forschungsprojekten gute Erfahrungen gesammelt: »Wir konnten in verschiedenen Anwendungsdomänen wie der Mensch-Roboter-Kollaboration, bei altersgerechten Assistenzsystemen oder der Sicherheitstechnik zeigen, dass die Durchführung von Nutzungsstudien in der virtuellen Realität viele Vorteile gegenüber Laborstudien bietet und dass bereits sehr früh im Forschungs- und Entwicklungsprozess entsprechende Studien auf diese Weise durchgeführt werden können«, erklärt Dittrich. Mit dem neuen Werkzeug, das im Projekt entstehen soll, will die Professur Arbeitswissenschaft und Innovationsmanagement ihre Forschung an der Schnittstelle zwischen Mensch und Technik weiter ausbauen und Mensch-bezogene Fragestellung der Technikgestaltung beantworten.

Netzwerk AVARE

Das Ziel des von Dr. Philipp Klimant (Professur Werkzeugmaschinenkonstruktion und Umformtechnik) gegründeten Netzwerkes ist es, einen Verbund aus Forschungseinrichtungen und Unternehmen zu etablieren, der bestehende Probleme im produzierenden Gewerbe mit Werkzeugen der »virtuellen Techniken« löst. Im Netzwerk haben sich insgesamt 22 Partner aus Industrie und Forschung zusammengeschlossen, um Anwendungen für virtuelle Techniken zu erforschen und zur Marktreife zu bringen. Dabei verbindet AVARE gemeinsame anwendungsgetriebene Forschung mit Möglichkeiten virtuelle Techniken und ihren Einsatzbereich kennenzulernen. AVARE soll besonders bei kleinen und mittelständischen Unternehmen die Vorteile virtueller Techniken bekannt machen und neue Anwendungsfälle finden.