Kran-Schulung in Virtual Reality: Der Spaß ist nur ein Nebeneffekt - Reportage

Kran-Schulung in Virtual Reality: Der Spaß ist nur ein Nebeneffekt - Reportage

Das Unternehmen „Kloeckner Metals Germany“ bildet ab sofort Kranfahrer in einer VR-Umgebung aus. Einer der größten Stahlhändler Deutschlands freut sich über mehr Sicherheit für die Mitarbeitenden, aber auch über mehr Effizienz in der Ausbildung. Dass das Ganze sogar ein bisschen Spaß macht, durfte unser Gastautor bei der ersten Präsentation erleben.

Stolz präsentierte der CEO der „Kloeckner Metals Germany GmbH“ vergangene Woche in der Niederlassung in Nürnberg einen „weiteren Schritt in der langen Tradition der digitalen Innovationen“ seines Unternehmens. Felix Schmitz hat sich wie alle anderen einen gelben Plastikhelm aufgesetzt und schaut mit Mitarbeitenden und den geladenen Pressevertretern einem Arbeiter zu, der ebenfalls einen Helm trägt, in dessen Gesicht aber zusätzlich eine VR-Brille sitzt.

In den Händen hält er einen Kunststoff-Kasten, es ist die Fernbedienung eines riesigen Krans. Der ist zwar virtuell, ebenso die Last, die an dessen Stahl-Seil hängt, aber für den erfahrenen Kranführer gibt es gefühlt keinen Unterschied zur Realität. Er demonstriert den geladenen Gästen, womit Kloeckner Metals Germany ab sofort seine Mitarbeiter ausbilden möchte. „Eine deutschlandweite Premiere in der Stahlindustrie!“, betont CEO Schmitz.

Schulung in VR aber mit echter Fernsteuerung

Später darf ich selbst die laut Kloeckner in der deutschen Stahlindustrie bislang einzigartige VR-basierte Trainingsumgebung für Kranführer ausprobieren. Ich setze die VR-Brille auf, eine Pico 4 Enterprise, und bemerke sofort: Das Blickfeld ist weit, das Bild ist scharf und die Brille ist leicht und handlich. In meinen Händen halte ich nicht etwa die üblichen VR-Controller, sondern eine echte Kran-Fernsteuerung.

Mittels Passthrough wird ein Live-Bild der echten Kran-Fernbedienung in meine virtuelle Welt gespielt. Ich kann sie und meine Finger darauf jederzeit sehen – als einziges Objekt aus der realen Welt um mich herum. Damit die Pico die Kran-Fernbedienung tracken kann, haben die Entwickler einen Controller daran montiert.

Ein Kranführer mit einer gelben Sicherheitsweste, einer Kranfernsteuerung und einer VR-Brille.

Während der Schulung in VR benutzen die Teilnehmenden eine echte Kran-Fernsteuerung. | Bild: Jörn Schumacher

Das hat enorme Vorteile: Nutzende müssen nicht an einer virtuellen Repräsentation der Steuerelemente im luftleeren Raum herumfummeln, sondern bedienen das tatsächliche Gerät. Die Fernbedienung sei sogar austauschbar, sagen die Entwickler von „Motions & Strategy“ aus Aachen, die für Kloeckner das Projekt umgesetzt haben. Damit der Druck der Tasten dieses „Dummys“ die entsprechenden Bewegungen an den virtuellen Kran weitergibt, greifen eigens gebaute Platinen die elektronischen Befehle im Gerät ab. Das System kann mit unterschiedlichen Fernbedienungen umgehen.

Manche erfordern noch eine Kabel-Verbindung, andere geben die Befehle drahtlos über Bluetooth weiter. Eigentlich könnte man so doch mittels VR-Brille einen echten Kran fernsteuern, oder? Die Entwickler winken ab, daran arbeite man derzeit nicht, es ergebe auch nicht wirklich Sinn, außerdem müsste man dann das Verhalten des echten Krans permanent mit vielen Sensoren überwachen. „Aber klar, in einem Remote-Szenario könnte man so einen riesigen Kran von einem entfernten Büro aus bedienen“, sagen die Entwickler.

Kloeckner Metal-Chef: „Ohne Innovation ist man nicht erfolgreich!“

In der virtuellen Welt stehe ich in einem Nachbau der Industriehalle, wie sie tatsächlich am Standort Nürnberg steht. Realisiert wurde sie mit Unity. Auch wenn es hier keinen überflüssigen Schnickschnack gibt, wirkt alles sehr lebensecht. Unter anderem, weil ich einen echten Steuerungskasten in den Händen halte, ist mein Gehirn sehr schnell von der virtuellen Welt als neue „echte“ Umgebung überzeugt. Die Bewegung findet mittels Teleportation statt, damit keine Motion Sickness aufkommt.

Manchmal muss ich mit den Mitarbeitern um mich herum interagieren. Da reicht ein Klick auf den entsprechenden Avatar. Ich muss ihm etwa sagen, dass er in einem Gefahrenbereich oder im Weg steht und sich dort wegbewegen sollte. Meine erste Aufgabe besteht darin, eine Palette mit Kisten hochzuheben. Als ich sie erfolgreich durch einen schwarzen Ring manövriert habe, erklingt ein Glöckchen – gut gemacht! Ein freundlicher Sprecher sagt mir immer genau, was ich tun soll.

Das ist einfach und macht tatsächlich ein wenig Spaß. Denn ich kann scheinbar tonnenschwere Lasten hin und her bewegen, ohne jemanden zu gefährden oder etwas zu beschädigen. Schnell merke ich, dass es gar nicht so einfach ist, mit einer tonnenschweren Stahl-Spule, die vor mir ins Schwingen geraten ist, präzise einen Parcours abzufahren. Nachher gibt mir ein erfahrener Kranführer einen Tipp: einfach die Last nach oben heben und damit das haltende Stahl-Seil verkürzen, schon wird die Pendelbewegung schwächer. Logisch eigentlich.

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Ein Screenshot aus einer VR-Kranführungs-Trainingssimulation.

Die Kranschulung wird in einer vollständigen VR-Umgebung durchgeführt. | Bild: Jörn Schumacher

„Kloecker Metals Germany“ zählt zu den deutschlandweit größten Werkstoffhändlern. Das 1906 in Duisburg gegründete Unternehmen hat 15 Standorte in Deutschland mit rund 800 Mitarbeitenden. Der Umsatz beträgt 1,1 Milliarden Euro. Der Mutterkonzern „Kloeckner & Co“ fungiert als Bindeglied zwischen Stahlerzeugung und -verbrauch, es gibt 160 Standorte in 13 Ländern und 7.800 Mitarbeitende. Umsatz: 9,4 Milliarden Euro.

Täglich werden bis zu 600 Tonnen Stahl mit den Portalkränen von A nach B bewegt, sagt mir Fred Holzer, der Leiter Niederlassung in Nürnberg. Das können Rohre, Bleche oder Baustahlträger von 12 Metern Länge sein. Allein im Nürnberger Werk stehen drei Hochregallager, in der riesigen Halle sind 17 der großen gelben Brückenkräne verteilt, wie ich sie aus der VR-Trainingsumgebung kenne. Der Gedanke fasziniert mich, dass ich, wenn ich den virtuellen Kran beherrsche, theoretisch auch eines dieser Monster bedienen könnte.

„Wir sind Vorreiter der digitalen Transformation in der Stahlindustrie“, betont Kloeckner CEO Schmitz. Die Branche stehe gerade vor großen Herausforderungen, so Schmitz. „Das weiß jeder, der Zeitung liest.“ Nur wer innovativ sei, könne erfolgreich bleiben. „Die Einführung der VR-Anwendung bedeute einen weiteren Schritt nach vorn. Virtual Reality ist mehr als eine Spiele-Konsole“, betont Schmitz. „Der Wert von VR für die deutsche Industrie ist enorm. Für die Zukunft besteht da noch jede Menge Potenzial.“

Der TÜV Süd ist längst mit an Bord

In der Kran-VR-Umgebung werden zehn praktische Übungen durchgeführt – und die halten sich an die Richtlinien Nr. 2194 des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI). Dabei können Situationen simuliert werden, die teilweise im echten Leben schwer zu realisieren wären, beispielsweise wenn eine Person in den Gefahrenbereich läuft, in Kontakt mit einer schweren Last gerät oder von ihr sogar verletzt wird. Die Software kann zudem am Ende einer Einheit das Verhalten am Gerät auswerten und individuelle Lernkurven verdeutlichen: Wie viel Zeit habe ich gebraucht, wie viele Kollisionen gab es, wie genau habe ich meine Lasten abgesetzt, wie stark war das Schwingen, wie oft musste ich nachjustieren, gab es Kollisionen?

Eine offizielle praktische Prüfung ist natürlich nach wie vor erforderlich. Die Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGHM) erkennt den praktischen Teil der Kranführer-Ausbildung mit der VR-Kran-Anwendung aber bereits an, teilte Kloeckner Metals mit. „In naher Zukunft ist diese auch für die Integration in die Kranführerprüfung vorgesehen.“

Auf einem Tisch in einer Industriehalle liegen eine VR-Brille und eine Kranfernbedienung, an der ein VR-Controller befestigt ist.

Damit die VR-Brille die echte Fernsteuerung erkennt, wurde ein VR-Controller daran befestigt. | Bild: Jörn Schumacher

Der Entwickler „Motions & Strategy“ mit Sitz in Aachen hat fünf Mitarbeitende und sich auf VR-Anwendung in der Industrie spezialisiert. Die erste VR-Anwendung hat die Firma bereits 2016 entwickelt, als VR noch ziemlich exotisch war, sagt Projektmanager Christoph Vanwersch. „Bei Studien konnten sich Versuchspersonen in einer VR-Umgebung viel besser konzentrieren als in einer Augmented-Reality-App“, sagt der studierte Kommunikationsdesigner. „Der Nutzer taucht in VR noch mehr in die virtuelle Umgebung ab, und da sind keine Kollegen mehr aus der realen Umgebung, die einen ablenken.“

Das große Interesse der Industrie an VR hat auch der TÜV-Süd schon längst erkannt und eine eigene Plattform für entsprechende Schulungs- und Trainingsumgebungen aufgebaut. Darüber können bereits existierende Anwendungen für andere Kunden präsentiert werden. In der 2019 ins Leben gerufenen VR-Akademie mit dem Namen „Immersive Virtual Expert Experience“ (IVEE) gibt es neben VR-Anwendungen auch 360-Grad-Videotouren und „Serious Games“ als Desktop-Anwendungen.

Es gebe mittlerweile 22 Anwendungen, etwa für die Logistik oder den Hochvolt-Bereich, so Sebastian Henrich von der TÜV-Akademie, der ebenfalls zur Präsentation des neuen VR-Kransystems angereist ist. Der TÜV Süd arbeite schon seit mehreren Jahren eng mit den Entwicklern von „Motions & Strategy“ zusammen. Auch die neue Kran-VR-App für Kloeckner Metals ist bereits auf der Plattform enthalten. Christoph Vanwersch von „Motions & Strategy“ sagt: Mit der ersten VR-Kran-Anwendung sei der Grundstein gelegt für eine neue Sparte der Industrie-Anwendungen. In Zukunft könnten andere Unternehmen auf ein ähnliches System zurückgreifen und sich dann modular ein eigenes System zulegen.