Anwendungsfälle, Architektur der VR-Lösung und Kostenfaktoren

Anmerkung des Editors: Virtual Reality erfreut sich immer großer Beliebtheit in verschiedenen Bereichen. Die Automobilbranche macht hier keine Ausnahme. Die VR-Technologie kann dabei mehr als interaktive Erlebnisse anbieten. Es geht um reale wirtschaftliche Vorteile. Wenn Sie planen, die VR-Technologie in Ihrem Unternehmen zu implementieren, stehen unsere Experten in der VR-Entwicklung Ihnen zur Verfügung.

Laut einer Studie des Beratungshauses PwC wird der deutsche Virtual-Reality-Markt bis 2023 einen Umsatz bis zu 280 Mio. Euro erreichen. Es wird prognostiziert, dass immer mehr Unternehmen aus verschiedenen Branchen Virtual Reality einsetzen werden. Aber es gibt Branchen, in denen das Potenzial der VR-Technologie schon seit langer Zeit entdeckt worden ist und bereits heute aktiv genutzt wird. Dazu gehört auch die Automobilbranche, die über viele Jahre als Vorreiter in Sachen innovative Technologien gilt.

Der Autor Boris Shiklo verrät in seinem neuen Blogbeitrag, wie Virtual Reality (VR) funktioniert, wie eine typische VR-Lösung funktioniert und welche Anwendungsmöglichkeiten diese Technologie für die Automobilindustrie anbietet.

Was steckt hinter dem Begriff “Virtual Reality”?

Die VR-Technologie ermöglicht es, eine virtuelle Umgebung zu erstellen. Mittels Hardware wie VR-Brillen, Sensoren, Cotroller usw. können Benutzer in diese computergenerierte Welt vollständig eintauchen und mit virtuellen Objekten darin interagieren. Je nachdem, welche Handlungen Benutzer ausführen, wird die virtuelle Welt nahezu in Echtzeit darauf entsprechend reagieren. Dadurch entsteht ein Eindruck, dass alles echt passiert: die virtuelle Welt wird real wahrgenommen. In diesem Zusammenhang spricht man um einen besonderen Effekt, der Immersion heißt. Die Benutzer identifizieren sich zunehmend mit der virtuellen Welt und erleben dabei das Gefühl “Mittendrin zu sein”. Der Grad der Immersion hängt davon ab, welche Hardware und Software eingesetzt werden.

Wie sieht eine typische VR-Lösung aus?

Ein typische VR-Lösung umfasst die folgenden Komponenten:

• Ausgabe-und Eingabegeräte.
• Datenbank.
• VR-App.
• Webbasiertes Admin-Panel.

Ausgabe-und Eingabegeräte

VR-Brillen

Heute kann man auf dem Markt mobile, kabelgebundene und autarke VR-Brillen finden.

• Mobile VR-Headsets (wie z. B. Daydream, Samsungs Gear VR, Google Cardboard) sind auf ein Smartphone angewiesen, das als Tool zum Tracking, Rechner und Display dient. Daher ist die Leistung sowie die Auflösung bei solchen Headsets begrenzt.
• Kabelgebundene VR-Systeme (wie z. B. HTC Vive, Oculus Rift, Valve Index) benötigen einen PC oder ein Notebook, die als Basisstation fungieren. Hier können auch zusätzliche Eingabegeräte wie Hand-Controller oder Kameras zum Einsatz kommen, um die Position in einem Raum korrekt zu bestimmen. Die Verbindung mit dem PC ermöglicht es, seine Rechenleistung in vollem Umfang zu nutzen, was eine schönere und flüssigere Darstellung garantiert.
• Autarke VR-Brillen (wie z. B. Oculus Quest 2, Vive Focus 3) benötigen keinen Computer und bieten neben der erhöhten Leistungsfähigkeit die kabellose Freiheit. Die im VR-Headset integrierten Sensoren ermöglichen das Tracking ohne externe Sensoren.

Die meisten VR-Brillen verfügen über eigene Controller, die es ermöglichen, durch die Simulationen von Handbewegungeng mit der virtuellen Welt zu interagieren. Hier sind einige Beispiele für VR-Headsets:

Kabelgebundene VR-Headsets

Standalone/Mobile VR-Headsets

 

Tracking-Sensoren und -Systeme

Tracking-Systeme helfen dabei, Daten über Bewegungen und Positionen eines Kopfs oder Lage eines Benutzers im Raum zu erfassen. Die erfassten Daten werden in die virtuelle Welt übertragen. Es gibt 2 mögliche Varianten, Bewegungen zu erkennen:

• Über interne Tracking-Sensoren. Das Tracking erfolgt direkt durch die VR-Brillen (entweder über die Kamera oder über die in Brillen integrierten Sensoren).
• Über externe Tracking-Sensoren. Als externe Tracking-Sensoren können z. B. Infrarot-Kameras dienen, die an den Wänden montiert werden (die meisten modernen VR-Brillen benötigen keine externen Sensoren).

Je nach der Anzahl der Freiheitsgrade (Degrees of Freedom, kurz DOF) unterscheidet man:

• 3DoF-Tracking-Systeme, die keine Sensoren zur Positionserfassung enthalten und nur drei Bewegungsrichtungen des Kopfes erkennen (drehen, neigen und kippen).
• 6DoF-Tracking-Systeme, die nicht nur Kopfbewegungen erkennen, sondern auch die Position im Raum ermitteln können. Dadurch wird mehr Bewegungsfreiheit mit einem höheren Immersionsgrad angeboten.

Client-VR-Anwendung

Eine VR-Anwendung ist ein Schlüsselmodul in jeder VR-Lösung. Gerade dieser Bestandteil ist für die Erfüllung der folgenden Aufgaben verantwortlich:

• Verarbeitung von Eingabedaten.
• Laden von Ausgabedaten.
• Erstellung von 3D-Modellen.
• Umsetzung von Interaktionsszenarien.

VR-Anwendungen werden auf der Basis von speziellen VR-Engines wie beispielsweise Unreal Engine, Unity oder Amazon Sumerian mittels solcher Sprachen wie C#, C++ oder JavaScript programmiert.

Cloud-Datenbank + Webbasiertes Admin-Panel

Alle Benutzerdaten, 3D-Modelle für Autos und unterschiedliche Interaktionsszenarien werden in einer Datenbank gespeichert, mit der VR-Anwendungen kommunizieren, um Daten in beide Richtungen zu übertragen. Unsere Experten in der Datenbankentwicklung empfehlen, Cloud-Speicher wie Amazon S3 oder Azure Blob Storage für die Datenspeicherung einzusetzen.

Ein webbasiertes Admin-Panel ermöglicht es, einen Zugriff auf alle in einer Datenbank gespeicherten Inhalte zu erhalten, um entsprechende Datenänderungen vorzunehmen oder Daten zu löschen.

Welche Anwendungsmöglichkeiten bietet VR für die Automobilindustrie?

Weltweit führende Automobilkonzerne setzen auf Virtual Reality in solchen Bereichen wie Forschung, Planung und Konstruktion, Ausbildung und Weiterbildung, Marketing und Vertrieb. Nachfolgend finden Sie drei verbreitete Anwendungsfälle für Virtual Reality in der Automobilbranche.

Prototyping

Der deutsche Autohersteller BMW setzt Virtual Reality ein, um Prototypen und Modelle erst virtuell zu designen und zu entwickeln, bestimmte Montageabläufe in der virtuellen Welt zu testen (ohne in die bestehende Produktion einzugreifen) und dann den sicheren Produktionsanlauf zu planen. Auch Audi setzt bereits auf die VR-Technologie, um neue Modelle virtuell zu erstellen und zu optimieren.

Das virtuelle Prototyping ermöglicht es:

• Virtuelle 3D-Modelle oder einzelne Komponenten für neue Autos zu erstellen.
• Die virtuellen Modelle in einer immersiven Umgebung aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten, zu analysieren, bei Bedarf nachzubessern und vor dem Produktionsstart zu testen.
• Die Produktion von mehreren physischen Prototypen zu vermeiden und dadurch Zeit und Geld zu sparen.
• Jeden Schritt bis zur Anfertigung eines Endproduktes zu simulieren und zu testen.

Sobald alle Details abgestimmt worden sind, wird der reale physische Prototyp angefertigt.

Showrooms

Virtual Reality unterstützt Autohersteller auch bei der Werbung und beim Verkauf neuer Autos. So bietet Audi seinen Kunden eine Möglichkeit, die gesamte Palette an Autos und Optionen in VR-Showrooms anzusehen und am Ende eine virtuelle Probefahrt zu machen. VR-Showrooms ermöglichen es potenziellen Kunden:

• Unterschiedliche Varianten und Modelle von Wagen, Ausstattungsoptionen in einer virtuellen Umgebung zu erkunden.
• Weiterführende Informationen über angebotene Wagen abzurufen.
• Ein konkretes Bild von den neuen Autos zu machen.
• Einen Wunschwagen individuell zu konfigurieren.
• Direkt von zu Hause das Fahren in einem gewünschten Auto realitätsnah zu erleben.

Training und Fortbildung

Während die reale Umgebung durch den Einsatz von Augmented Reality nur erweitert wird, sind Mitarbeiter in der Lage, mit Hilfe von VR-Brillen in eine virtuelle Umgebung vollständig einzutauchen. Immer mehr Unternehmen aus der Automobilindustrie setzen auf Virtual Reality, um sichere Trainings für Mitarbeiter zu organisieren und durchzuführen, die komplett virtuell stattfinden, sodass kein Bedarf entsteht, den laufenden Betrieb zu stören. So zum Beispiel haben Ford und Bosch ein VR-Tool für das Training entwickelt, um ihre Techniker virtuell zu schulen, das vollelektrische Auto Mustang Mach-E zu warten. Virtual Reality macht es auch möglich:

• Arbeitsschritte erst in einer virtuellen Umgebung sicher zu üben und theoretisches Wissen von Mirabeitern praktisch umzusetzen.
• Trainings zeit- und ortsunabhängig virtuell durchzuführen.
• Unterschiedliche Szenarien (auch risikoreiche) durchzuspielen und dadurch Mitarbeiter effizienter zu schulen.
• Schulungen und Weiterbildungen schneller umzusetzen.

Welche Vorteile bringt VR mit sich?

Durch den Einsatz der VR-Technologie können Autohersteller von den folgenden Vorteilen profitieren:

• Kosten- und Zeitersparnisse erreichen.
• Produktionsprozesse beschleunigen, optimieren und effizienter gestalten.
• Lernprozesse sicherer und fesselnder gestalten.
• die Produktivität erhöhen.
• den Fahrzeugvertrieb fördern.

Welche Kostenfaktoren gibt´s?

Um einen hohen Grad der Immersion gewährleisten zu können, müssen Autobauer erst investieren. Der Zeit- und Kostenaufwand hängt von der Komplexität einer VR-Lösung ab. Die Kosten stehen in einem engen Zusammenhang mit:

• Der Art von Hardware: Die leistungsstärkere Hardware wie z. B. kabelgebundene VR-Brillen mit einer höheren Auflösung kosten mehr als mobile VR-Headsets.
• Der Notwendigkeit, zusätliche Eingabegeräte zu nutzen: Wenn Sie zusätzliche Controller und Tracking-Sensoren benötigen, steigen Gesamtkosten Ihrer VR-Lösung automatisch.
• Dem Detaillierungsgrad: Möchten Sie eine maximal realistische VR-Umgebung mit einem höheren Detaillierungsgrad erstellen lassen, die vielfältige Interaktionsmöglichkeiten anbietet, hat das einen direkten Einfluss auf Kosten.
• Den ausgewählten Methoden zum Erfassen / Erstellen visueller Elemente: Wenn solche Methoden wie 3D-CAD-Rendering oder Videoaufnahme eingesetzt werden, steigt die Komplexität der Lösung, was zusätzliche Kosten verursachen kann.
• Der Entwicklung zusätzlicher Module mit erweiterten Funktionen.
• Der Art und Anzahl von Integrationen: Mit Hardware, mit Software von Drittanbietern, mit Legacy-Systemen usw.
• Der Art der Datenbank: Falls alle Daten in den Cloud-Datenbanken gespeichert werden, sollte man Betriebskosten für Cloud-Services in Betracht ziehen, die von der Preispolitik jedes einzelnen Cloud-Service-Anbieters abhängen.

Fazit

Die führenden Autohersteller wie BMW, Volkswagen, Tesla, Audi, Ford setzen Virtual Reality fast in jeder Phase der Wertschöpfungskette bereits heute ein. Anwendungsmöglichkeiten sind überzeugend und werden mit jedem Jahr vielfältiger. Wenn Sie nicht sicher sind, ob sich Ihre Investitionen auszahlen und Ihr Unternehmen Kostenersparnisse mit der VR-Technologie erzielen wird, ist es empfehlenswert, den potenziellen ROI zu schätzen. ScienceSoft ist bereit, Sie sowohl bei der Berechnung vom ROI als auch bei der Umsetzung Ihrer VR-Idee zu unterstützen.