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27.10.1995

Virtual Reality/Virtual Reality findet in der Produktion noch wenig Anklang Wer hilft der Innovation aus ihren Kinderschuhen?

Von Winfried Gertz*

Wo gibt es Flachloetoesen aus Messing? Normalerweise waere Otto Normalverbraucher schon beim Betreten der verwirrenden Warentempel mit seiner Orientierung und den Nerven am Ende. Im virtuellen Kaufhaus der Elektronikkette allerdings wird ihm die aufreibende Suche abgenommen. Per Mausklick am Windows-Terminal hakt er seinen Einkaufszettel ab und schickt die elektronische Post ans Versandhaus. Die Auslieferung binnen 24 Stunden ist selbstverstaendlich.

Was wie eine passable Spielerei anmutet, ist in Wirklichkeit ein Tete-a-tete mit der Zukunft. Im Business regieren die knallharten Fakten, und laengst haben sich die Spinner von einst mit ihren digitalen Ausgeburten einen festen Platz in den Top-Etagen erobert. Virtual Reality (VR) ist gesellschaftsfaehig geworden.

In Deutschland liegt das Mekka der kuenstlichen Welten am Neckar. Mit zwei Instituten hat sich in Stuttgart die deutsche Fraunhofer- Gesellschaft der Virtuellen Realitaet verschrieben. Das Institut fuer Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) sowie das Institut fuer Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) sind Hochburgen der kuenstlichen Welten. Hans Joerg Bullinger und Rolf Dieter Schraft, Fraunhofer-Statthalter in der Landeshauptstadt Baden- Wuerttembergs, wollen der deutschen Wirtschaft auf die Spruenge helfen.

Zu Einsparungen in Millionenhoehe koennen Anwendungen fuer Produktion, Medizin und Architektur beitragen, die derzeit in der schwaebischen VR-Ideenkueche schmoren. Die Simulation von Automatisierungsanlagen beschreibt IPA-Mitarbeiter Ralf Daeinghaus: "In einem Projekt fuer einen Schlachthofbetrieb befassen wir uns mit dem automatischen Schneiden von Schweinekoteletts. Fuer die Entwicklung eines Roboters muesste man 200 Kotelettstraenge probeschneiden, um in der Lage zu sein, ein akzeptables System zu produzieren. Mit unserer VR-Simulation koennen wir die Anlage im voraus optimieren."

Betraechtliche Einsparungen

IAO-Chef Bullinger skizziert ein enormes Einsatzpotential durch dieses Rapid Prototyping: "In der Automobilindustrie verschlingt die herkoemmliche Entwicklung einer neuen Fahrzeugkarosserie rund hundert reale Prototypen, die mit CAD-Daten immer wieder neu berechnet werden." Das reisse grosse Loecher in die Kassen, pro Dummy rund 100000 Mark. Setze man von vornherein auf ein VR-System, so Bullingers Kalkulation, seien Einsparungen in Millionenhoehe durchaus realistisch. Doch noch sind die Ratschlaege des forschenden Praktikers nicht weit vorgedrungen, zumindest nicht in die deutsche Automobilindustrie. Mit der Ausnahme von Daimler-Benz traut man den neuen Techniken nicht ueber den Weg.

In einem Forschungszentrum verwendet der Nobelkarossenbauer Virtual Reality nicht nur fuer Konstruktionsoptimierung, Designstudien und Oberflaechenvisualisierung. In einer Attrappe wird der Kunde von morgen die diversen Varianten der Innenausstattung virtuell bestaunen und selbstverstaendlich auch sogleich ordern koennen.

Bei Daimler-Benz in Berlin haben Kunden die Moeglichkeit, in einem virtuellen Typ der S-Klasse durch die Strassen der Hauptstadt zu fahren, um ein Gefuehl fuer gehobene Fahrkultur zu bekommen. Man hat beobachtet, dass sich die Interessenten schnell an die simulierte Umgebung gewoehnen: Ist die Fahrt vorbei, setzen etliche den Blinker und fahren an den Strassenrand, bevor sie aussteigen.

Der schwedische Volvo-Konzern geht einen Schritt weiter: In einem Simulator wird der VR-Fahrer mit der Situation eines Verkehrsunfalls konfrontiert. Was passiert bei einer Kollision mit einem Lkw? Auf Wunsch sogar in Zeitlupe wird so auf das Verkaufsargument Sicherheit der skandinavischen Modelle aufmerksam gemacht, was in einem herkoemmlichen Kundengespraech kaum derart eindringlich zur Geltung kaeme.

Im Unterschied zu den USA, wo technische Innovationen schneller auf den Weg gebracht wuerden, kommentiert der Innsbrukker VR- Experte Christian Bauer, verspielten die Europaeer und insbesondere die Deutschen ihre einstige Vormachtstellung leichtfertig. Vor allem das Fehlen einer Risikofinanzierung, das auf eine konservative Bankierslobby zurueckzufuehren ist, sei ein Hemmschuh fuer die Entwicklung von Schluesseltechnologien. Innovative Produkte kommen erst dann zum Einsatz, wenn sich deren Tauglichkeit erwiesen hat. Junge Firmen koennen Produkte aber erst zur Marktreife weiterentwickeln, wenn die Industrie auch eine gewisse Risikobereitschaft fuer Prototypen zeigt. Eine Katze, die sich in den Schwanz beisst.

In der Medizin wird bereits viel eingehender mit dem Cyber- Instrumentarium experimentiert. Die in den Hoersaal uebertragene Teleoperation gehoert ebenso wie die Online-Chirurgie per Videokonferenz zum Ruestzeug des kuenftigen Gesundheitswesens. Fuer die Ausbildung der Mediziner versprechen die virtuellen Moeglichkeiten einen grossen Sprung nach vorn. Bevor sich der angehende Arzt mit echtem Fleisch und Blut befassen muss, kann er das Einmaleins der klassischen Chirurgie am virtuellen Koerper erlernen.

Probeschnitte mit dem virtuellen Skalpell

In der Gesichts- und Knochenchirurgie sind virtuelle Arbeitsformen bereits Standard. Das Modell eines menschlichen Gesichts mit formbarer Haut dient zur Simulation plastischer Gesichtschirurgie. Die Experten der Dartmouth University, USA, sehen noch vor dem ersten Skalpellschnitt das Resultat ihres virtuellen Eingriffs.

Interessantes auch in der Endoskopie. Anstelle der narkotisierten Schweine, die bislang zur Einuebung komplizierter Eingriffe dienten, kommt der virtuelle Korpus zum Einsatz. In einer Versuchsanlage, die in Kooperation der Universitaet Tuebingen mit dem Forschungszentrum Karlsruhe entstanden ist, koennen Mediziner minimal-invasive Eingriffe in Oberbauch und Verdauungssystem simulieren. Unterstuetzt von einem VR-Interface zum Remote Handling arbeiten sich nachgebildete Endoskopiegeraete durchs virtuelle Gewebe und helfen dem Chirurgen in spe beim Bewaeltigen seiner Trainingsaufgaben.

Vor dem Bau ein Gang durch den Neubau

Auch in der Architektur macht Virtuelle Realitaet von sich reden. Allerdings haelt das Bauwesen noch immer an 2D-Konstruktionsplaenen fest, was zum Teil auf die rigiden Bestimmungen der Behoerden zurueckzufuehren ist. Im Alltag des Architekten werden VR-Systeme in Zukunft jedoch eine wichtige Rolle spielen. Dem Haeuslebauer, den abstrakte Konstruktionsplaene eher verwirren, macht das 3D-Erleben seiner kuenftigen Behausung am Computer einfach mehr Spass.

Zudem laesst sich mit Cyber-Accessoires aus virtuellen Lagerraeumen an der Innengestaltung herumbasteln, bis moeglichst jeder Quadratzentimeter im "trauten" Heim optimal ausgenutzt ist. Sogar das akustische Vermessen der lediglich als Datenbestand existierenden Behausung rueckt in greifbare Naehe. Man kann sich leicht vorstellen, welche Einsparungen sich mit VR-Systemen insbesondere bei industriellen Grossprojekten erzielen lassen.

Aber es hat seinen Preis: Angesichts immenser Investitionskosten sind solche Systeme kaum mehr als Gedankenspielerei. Mehrere hunderttausend Mark sind fuer einigermassen akzeptable Anwendungen und Rechnerumgebungen auf den Tisch zu blaettern. Unter Beruecksichtigung der hierzulande voellig unzulaenglichen DV-Praxis der Architekten, die sich schon bei der CAD-Anwendung selbst im Wege stehen, sieht die VR-Zukunft ziemlich duester aus.

Der Bereich der Produktion scheint ein vielversprechendes Terrain fuer VR-Technologie zu sein. Doch ist auf seiten der industriellen Anwender - Automobil-, Flugzeug- und Raumfahrtkonzerne - nur geringes Interesse an VR auszumachen. Diese Anwender klassischer Simulatoren haben grosse Vorbehalte gegenueber der neuen Technologie.

Der einstige Optimismus ist laengst verflogen

Selbst bei Daimler-Benz, VR-Pionier der deutschen Industrie, scheint der Optimismus verflogen zu sein. Bei der Simulation eines robotergesteuerten Einbaus von Fahrzeugkomponenten stiessen die Tueftler an ihre Grenzen. Die Uebernahme einer Fuelle von Konstruktionsdaten in die Simulation geraet zum eigentlichen Problem. Nur um potentielle Kollisionsgefahren zu erkennen, mussten die Daimler-Ingenieure gut zwei Drittel der Versuchszeit fuer die Entwicklung eines deutlich vereinfachten geometrischen Modells aufwenden. Fuer die Programmierung der virtuellen Roboter und die eigentliche Simulation blieben nur 25 Prozent Zeit. Die Datenquelle, heisst es bei Daimler-Benz, sei das groesste Problem bei allen VR-Anwendungen. Nur mit deutlich reduziertem Modellierungsaufwand mache der Einsatz von Virtual Reality Sinn.

Aehnlich pessimistisch aeusserten sich Wissenschaftler der Universitaet Nottingham auf der von der COMPUTERWOCHE mitveranstalteten "Virtual Reality World '95" in Stuttgart. Dort hatten die Besucher Gelegenheit zu einem "Spaziergang" durch eine simulierte Produktionszelle zur Herstellung von Plastik- Kinderwagen im Spritzgussverfahren.

Herausragendes Element des abgebildeten Fertigungsprozesses war die Interaktion des Teilnehmers mit dem System: Er konnte die Maschinen starten, die Seitenverkleidung abnehmen, um ins Innere zu schauen, oder Einfluss auf das Produktdesign nehmen. VR-Systeme, so die Bilanz der britischen Forscher, seien zwar nuetzlich, aber noch zu wenig komfortabel und fuer aufwendiges Produktdesign kaum geeignet. Der freie Fall der Hardwarepreise laesst Experten auf den VR-Durchbruch hoffen.

* Winfried Gertz ist freier Journalist in Muenchen.