Extended Reality (XR) in der Arbeitswelt: Eine neue Dimension der Produktivität und Zusammenarbeit vor dem Durchbruch?!

In den letzten Jahren haben sich virtuelle Realität (VR) und augmentierte Realität (AR) zu faszinierenden Technologien entwickelt, die nicht nur in der Unterhaltungsindustrie für Aufsehen sorgen, sondern auch zunehmend in die Arbeitswelt Einzug halten. VR und AR sind Formen der sogenannten Extended Reality (XR, dt.  erweiterte Realität), die es uns ermöglicht, rechnerbasierte und digitale Simulationen im realen Kontext immersiv und interaktiv erfahrbar zu machen. Diese Technologien der graphischen Datenverarbeitung sind grundsätzlich einige Jahrzehnte alt, haben aber nicht zuletzt durch ihre zunehmenden Reife und Verfügbarkeit sowie der fortschreitenden Durchdringung der Digitalisierung und Vernetzung das Potenzial, die Art und Weise, wie wir zusammenarbeiten, zu revolutionieren. In diesem Blog erfahren Sie mehr über die Bedeutung von XR in der Arbeitswelt von heute und morgen, aber auch, welche Anforderungen etwa auf das Datenmanagement sowie Integration zukommen werden.

Lassen Sie uns mit einer kurzen Definition der Typen der Extended Reality (XR) anfangen.

Definition von VR

Virtuelle Realität (Virtual Reality, VR) bezieht sich auf eine computergenerierte Umgebung, die es den Nutzern ermöglicht, in eine vollständig künstliche Welt einzutauchen. Mithilfe spezieller VR-Brillen oder -Headsets werden visuelle und auditive Reize erzeugt, die dem Nutzer das Gefühl geben, tatsächlich an einem anderen Ort zu sein.

Definition von AR

Erweiterte Realität (Augmented Reality, AR) hingegen bezieht sich auf die Überlagerung von digitalen Informationen, wie 3D-Modellen oder Texten, auf die reale Umgebung des Nutzers. AR wird oft über mobile Geräte wie Smartphones oder Tablets erlebt, die mithilfe von Kameras und Sensoren die Umgebung erfassen und digitale Inhalte entsprechend platzieren.

Definition von MR

Mischformen von VR und AR werden als Mixed Reality (MR) bezeichnet. Hier interagieren die Systeme der (augmentierten) Realität mit dem Virtualisierten. So können beispielsweise auch reale Objekte in die Simulation eingebunden werden, etwa um Bewegungsräume für Roboter erfahrbar zu machen oder haptische Rückinformationen (Force Feedback), etwa für die Fahrsimulation mit realen Bedienelementen, zu erzeugen.

Bedeutung von XR in der Arbeitswelt

Die Einsatzmöglichkeiten, insbesondere von VR und AR in der Arbeitswelt, sind vielfältig und haben das Potenzial, die Effizienz, Sicherheit und Kreativität in verschiedenen Branchen zu verbessern. Voraussetzung dafür ist die 5G-Technologie. Im Vergleich zu 4G bedeutet die Datenübertragung mit 5G eine Steigerung der Geschwindigkeit um das zehnfache sowie erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Kapazität und Zuverlässigkeit.

Überblick über den Einsatz von XR in der Arbeitswelt

Indem Anwendungen mit VR/AR/MR-Technologie virtuelle Umgebungen und interaktive Modelle bieten, können Arbeitsprozesse optimiert, Schulungen realitätsnah gestaltet und komplexe Aufgaben grundsätzlich zugänglich gemacht werden. In folgenden Fällen kommen sie bereits heute vielfach zum Einsatz, oder werden als Wegbereiter genutzt:

1. Virtuelle Schulungen, VR-Learning-Plattformen und virtuelles Training:¹ VR und AR ermöglichen es Mitarbeitenden, gefahrlose Simulationen von realen Arbeitsumgebungen zu erleben und neue Fähigkeiten in einer sicheren Umgebung zu erlernen. Beispielsweise können (angehende) Chirurgen komplexe Operationen in virtuellen Operationssälen üben. Aber auch eine komplette VR- bzw. AR-basierte Ausbildung kann zukünftig von Bedeutung für die Arbeitswelt sein.
2. VR/AR-basierte Prototyp-Entwicklung und Designprozesse: In Bereichen wie Architektur, Ingenieurswesen und Produktentwicklung können VR und AR verwendet werden, um virtuelle Prototypen zu erstellen und Designentscheidungen zu treffen. Durch die räumliche Visualisierung können Nutzer Produkte in 3D erkunden und potenzielle Probleme identifizieren, bevor physische Prototypen erstellt werden.
3. Digitales Arbeiten, virtuelles Büro und virtuelle Meetings: Mit VR und AR können Mitarbeitende, unabhängig von ihrem geografischen Standort, gemeinsam an Projekten arbeiten. Digitales Arbeiten gestaltet sich mit Virtual Reality einfacher: Durch die virtuelle Präsenz können Teammitglieder in einer gemeinsamen virtuellen Umgebung kommunizieren, sich in einem virtuellen Büro treffen, Ideen austauschen und gemeinsam an Dokumenten arbeiten. Diese Technologien ermöglichen eine bessere räumliche Wahrnehmung und Interaktion als herkömmliche Videokonferenzlösungen.
4. AR-basierte Wartung und Reparatur von Maschinen: AR-basierte Wartung und Reparatur von Maschinen ermöglicht es Technikern, mithilfe von speziellen AR-Brillen oder mobilen Endgeräten digitale Informationen direkt in ihr Sichtfeld einzublenden. Diese Informationen können beispielsweise technische Zeichnungen, Anleitungen oder Echtzeitdaten sein. Durch diese direkte visuelle Integration von digitalen Inhalten in die reale Umgebung werden die Fehlerdiagnose und die Behebung von Problemen erheblich vereinfacht.
5. Das Industrial Metaverse als Verbindung von XR und (I)IoT stellt ein eher zukünftiges Anwendungsfeld dar, verspricht aber dafür, eine Breakthrough-Innovation für digitale Ökosysteme zu sein. Zunehmende Digitalisierung und die Fähigkeiten der Vernetzung und Autonomie von Produkten und Gegenständen erfordern auch neue UI-Konzepte, die den Menschen in das Internet der Dinge und Dienste auf Basis von XR-Technologien integrieren.

Chancen und Risiken von XR in der Arbeitswelt

Erweiterte Realitäten sind auf dem Vormarsch und haben das Potenzial, die Art und Weise, wie wir mit anderen zusammen-, aber insbesondere mit (IIoT-)Daten und Maschinen arbeiten, grundlegend zu verändern. Von Analysen, Design- und Entwicklungsprozessen zu Produktion und Remote-Services bis hin zu Bildung und Training bieten VR, AR und MR innovative Lösungen, die nicht nur unsere Arbeitswelt effizienter, sicherer und produktiver gestalten können, sondern auch in unserer Lebenswelt wirken werden.

Chancen von XR

Experten raten Unternehmen bereits heute, die Potenziale dieser Technologien für ihre Produkte und Prozesse allgemein zu prüfen und im Zuge ihrer IIoT-Plattform-Strategie zu berücksichtigen, um zukünftige Wettbewerbsvorteile, aber auch deren Anschlussfähigkeit zu sichern. Unter anderem können sich folgende Potenziale aus der Verwendung von XR-Technologie in der Arbeitswelt ergeben:

Risiken von XR

Selbstverständlich bietet eine neue Technologie nicht ausschließlich Vorteile. Folgende Punkte sollten daher vor der Implementierung einer XR-Anwendung beachtet werden:

Anforderungen an Datenmanagement und Integration

Die Einbindung von virtueller, erweiterter und gemischter Realität (VR/AR/MR), insbesondere als Teil neuer Leistungsangebote im IIoT, führt zu einer explosionsartigen Zunahme an Daten, die in diesen Technologien verarbeitet werden müssen. 3D-Modelle, hochauflösende Texturen, Bewegungssensordaten und Nutzerinteraktionen sind nur einige Beispiele für die vielfältigen Datenquellen, die in XR-Anwendungen integriert werden. So müssen nicht nur Realdaten, sondern eben auch digitale Zwillinge und deren Simulationsdaten zusammengeführt werden. In manchen Anwendungen müssen in wenigen Minuten mehrere Millionen Datenpunkte gesammelt und verarbeitet werden.² Die Herausforderung besteht darin, diese ansteigende Menge an Daten sicher und effizient zu verwalten und gleichzeitig ein nahtloses und immersives Erlebnis für die Nutzer zu gewährleisten. Dies erfordert leistungsstarke Prozessoren, Grafikeinheiten und Speicherressourcen. Die Komplexität und Größe der Daten können jedoch oft die Grenzen herkömmlicher Hardware erreichen, was zu Latenzzeiten und Ruckeln führen kann, die das Nutzungserlebnis beeinträchtigen.

Nutzung von Cloud-Systemen

Für die Entwicklung der Anwendungen wird die Nutzung von Cloud-VR/AR oder leistungsfähiger GPU-Rechnerknoten benötigt, in der die eigentliche Datenverarbeitung und das Datenrendering stattfindet. Für die 3D-Visualisierung selbst besteht die Möglichkeit, fertige Inhalte dann über das Internet in Echtzeit auf die Endgeräte der Nutzer zu streamen oder leichte Anwendungen auf weniger leistungsfähigen Geräten auszuführen.

Ohne die Nutzung von Cloud-Systemen können XR-Anwendungen nur schwer realisiert oder lokal angeboten werden. Durch die Integration mit digitalen Zwillingen, etwa angeboten über IIoT-Plattformen, können XR-Anwendungen als Teil eines Service-Angebotes geeignet umgesetzt werden. Der digitale Zwilling wird so zum Schlüsselelement im Datenmanagement und in der Datenintegration von XR-Anwendungen. Diese erfordern auch eine kontinuierliche Echtzeitverarbeitung von Daten, nicht nur, um eine verzögerungsfreie Interaktion zwischen Nutzern und virtueller Welt zu ermöglichen.

Datenschutzrechtliche Anforderungen

Sind XR-Anwendungen einmal im Einsatz, müssen datenschutzrechtliche Anforderungen streng eingehalten werden, um die Privatsphäre und die sensiblen Informationen der Beteiligten zu schützen. Bei den folgenden Beispielen werden personenbezogene Daten verarbeitet:

• Werden Mitarbeiterschulungen oder -weiterbildungen mit XR-Technologien durchgeführt, werden möglicherweise personenbezogene Daten der Mitarbeitenden erfasst, wie Gesichts- oder biometrische Daten, um die Nutzererfahrung zu individualisieren. Um den rechtlichen Anforderungen gerecht zu werden, müssen Unternehmen sicherstellen, dass sie die ausdrückliche Einwilligung der Mitarbeitenden einholen und die Daten nur für den festgelegten Zweck verwendet werden. Zudem müssen die gesammelten Daten angemessen geschützt und nach Ablauf der Nutzungsdauer gelöscht werden.
• Ein weiteres Risiko für die Privatsphäre von Mitarbeitenden besteht darin, dass VR/AR-Anwendungen häufig umfangreiche Tracking-Funktionen verwenden, um das Verhalten der Nutzer zu analysieren. Solche Daten können sensible Informationen preisgeben und sollten daher mit äußerster Sorgfalt behandelt werden. Um die Risiken für die Privatsphäre zu minimieren, sollten Unternehmen auf transparente Datenschutzrichtlinien setzen und den Nutzern klare Informationen über die Art der erfassten Daten und deren Verwendungszwecke geben. Zudem können Anonymisierungstechniken und Pseudonymisierung eingesetzt werden, um die Identifizierbarkeit von Einzelpersonen zu erschweren.

Datentransfer

Neben der Datensicherheit im Sinne des Datenschutzes ist auch ein interoperabler und sicherer Transfer der Daten von entscheidender Bedeutung. Natürlich ist es auch hierbei wichtig, dass die Datenübertragung verschlüsselt und durch moderne Sicherheitsprotokolle geschützt wird, um unbefugten Zugriff zu verhindern.

Das Fehlen allgemeiner Standards

Insbesondere für animierte 3D-Daten im Allgemeinen, aber auch für komplexe 3D-Szenen, fehlte es an etablierten und insbesondere für VR/AR-Anwendungen geeigneten Standards. Hoffnungsvoll wird hierbei auf die neue Initiative AOUSD³ zur Etablierung und Weiterentwicklung des OpenUSD (Open Universal Scene Description) geschaut. Dies könnte einen Durchbruch in der Nutzung und Etablierung von XR-Anwendungen bringen. Für das Metaverse wird es zumindest eine entscheidende Rolle spielen.

SEEBURGER Research & Innovation

XR-Anwendungen bieten für die Arbeitswelt eine Fülle an Möglichkeiten und können sich als neues Medium für Mensch-Maschinen-Interaktion und IIoT-Services etablieren. Auch für die zunehmend an Bedeutung gewinnenden Bereiche der KI und KI-basierten Systeme stellt es ein vielversprechendes Medium bereit. Durch XR wird Kreativität und Produktivität auf ein neues Niveau gehoben und vielfältige neue Anwendungsmöglichkeiten generiert, die gleichzeitig neue B2B-Kooperations- und Austauschprozesse schaffen.

Die zunehmende Digitalisierung von Interaktionen mit Anwendungen, Services und Dingen wirft Fragen hinsichtlich Governance und Datenschutz als Grundlage für neue Geschäftsbeziehungen in digitalen Ökosystemen auf. SEEBURGER ist deshalb aktiv dabei, in den Bereichen Forschung und Innovation die technologischen und anwendungsbezogenen Anforderungen für B2B- und Business-Integration von morgen zu eruieren und die Weichen für die zukünftige Produkt- und Serviceentwicklung zu stellen.

Wie digitale Zwillinge den Wertstrom im IIoT orchestrieren, erfahren Sie in einem unserem Blog von Viktor Schubert.