Virtual Reality : Virtual Reality in der Logistik: Star Trek lässt grüßen

Die Virtual-Reality-Cave ist tatsächlich eine Höhle, eine recht geräumige übrigens: sieben mal sieben Meter groß und rund vier Meter hoch. Und sie ist das Modernste, was Virtual Reality in Sachen Logistik derzeit zu bieten hat: ein Raum, in dem jedes erdenkliche Lager dreidimensional nachgebaut werden kann und in dem sich der User dann so bewegt, als wäre es die Wirklichkeit. Ganz ohne Zusatzgeräte. HoloLens, Datenbrille oder gar Tablet-Unterstützung, das ist in dieser Welt Schnee von gestern.

Verändern lässt sich das virtuelle Lager, während man sich darin aufhält, ebenfalls: Regale zur Seite schieben, auch wenn sie mehrere Meter hoch sind, Wände versetzen, die Farbgebung ändern – alles eine Frage von Sekunden. Die bis zu zwölf Personen, die die VR-Cave gleichzeitig nutzen können, sind dabei natürlich keinen Moment lang in Gefahr.

Holodeck nennen die Entwickler das neue System – als Tribut an jenen virtuellen Raum aus dem Star-Trek-Universum, in dem Gegenstände nicht nur dreidimensional redupliziert, sondern auch haptisch erfahrbar gemacht werden können. Letzteres leistet das Logistik-Holodeck zwar noch nicht, ansonsten kommt es seinem filmischen Namensgeber aber schon ziemlich nahe.

Virtual Reality Cave

Das bislang aufwändigste Konzept.

Das von der Erhardt + Partner-Gruppe (EPG) ausgetüftelte Projekt ist die weltweit erste Anwendung der (VR) Cave-Technologie in der Logistik. Auf der Logimat 2018 erstmals dem Fachpublikum präsentiert, zeigt es, wie prädestiniert die Branche für gigantische digitale Umbrüche ist.

Zwei Jahre lang haben die Entwickler von EPG am ihrem Holodeck-Projekt gearbeitet. „Am Ende konnten wir ein völlig neues Tool für die Lagerplanung und Lageroptimierung schaffen, nicht bloß eine Weiterentwicklung von bereits bestehenden Lösungen“, sagt Marcel Wilhelms, der Geschäftsführer von Ehrhardt + Partner Consulting.

Viele der Anwendungen, die das Holodeck möglich macht, sind mit einer klassischen Datenbrille kaum, mit anderen Hilfsmitteln gar nicht bewältigbar. Etwa wenn die Aufgabe darin besteht, Lagerplanung für Nicht-Experten gut nachvollziehbar zu machen.

„Oft sind Leute, die die Letztentscheidung über den Bau solcher Projekte treffen, ja keine Techniker“, erklärt Wilhelms. „In einer Virtual-Reality-Umgebung können sie sich geplante Läger oder Veränderungen innerhalb von bestehenden Lägern viel besser vorstellen als auf Plänen.“ Freilich: Das alleine könnte eine HoloLens auch leisten. Wenn es aber darum geht, in einer virtuellen Welt nicht nur alleine Dinge anzusehen, sondern miteinander zu kommunizieren, gemeinsam verschiedene Szenarien durchzuspielen und Entscheidungen zu treffen, wird der Vorteil des Holodeck offensichtlich: Die Kommunikation kann in jener gewohnten Art erfolgen, wie sie bei Planungen und Strategiesitzungen auch sonst üblich ist – ohne eine überdimensionierte, abschottende VR-Brille vor den Augen, an einem Tisch sitzend, wenn gewünscht ganz altmodisch mit Papier und Bleistift in der Hand.

Bei vielen Logistik-Fragestellungen können immersive VR-Umgebungen wie das Holodeck aber mehr leisten, als bloß der Vorstellungsgabe nicht ganz technikaffiner Vorstände auf die Sprünge zu helfen. Wenn in einem Lager zum Beispiel variable Größen wie Stapler, die unterschiedliche Wege fahren, eingeplant werden sollen, lassen sich die Platzverhältnisse anhand statischer Pläne auch für Fachleute nur schlecht abschätzen. Immer wieder kommt es daher vor, dass am Reißbrett geplante Läger sich am Ende als falsch dimensioniert erweisen. Was nicht nur massive Zusatzkosten verursacht, sondern vielfach auch eine Gefahr für die im Lager tätigen Personen bedeutet, etwa wenn Pufferzonen fehlen: „Wir sehen das Holodeck daher durchaus auch als einen Beitrag zur Personensicherheit“, sagt Wilhelms.

Doch auch der Vergleich von Szenarien, seit der Erfindung von Excel eigentlich ein Standardtool, bekommt dank der virtuellen Komponente eine völlig neue Tiefe. Ein Beispiel von vielen: auf die rechte Seite des VR-Raums wird ein Lager in seinem Ist-Zustand projiziert, auf die andere in einem Soll-Zustand. Die Aussage solcher Darstellungen ist meist überwältigend. Hier gilt dann tatsächlich der Spruch, dass Bilder eben mehr sagen als Worte. Und erst recht mehr als Zahlen.

Und schließlich: In einer detailgetreuen virtuellen Abbildung eines Lagers lassen sich nicht nur bauliche Veränderungen und Planungen darstellen, sondern auch Materialflüsse. Einer der vielen Nutzen, die Logistiker daraus ziehen können: Einschulungen für Mitarbeiter werden in Zukunft bereits möglich sein, während am realen Lager noch gebaut wird.

Der Bremsfaktor bei der Full Immersion.

Das Interesse der Branche ist jedenfalls geweckt. Demnächst schon wollen die ersten Kunden ihre Läger digital im Holodeck abbilden lassen und in der Folge an Optimierungen arbeiten. Ein großer KEP-Logistiker will dem Vernehmen nach die Technologie dazu einsetzen, um seine neuen Depotläger zu planen und dabei die Materialflüsse zu simulieren. So kann er zuverlässig klären, ob das Depot dem Ansturm in den heißesten Auslieferwochen rund um Weihnachten gewachsen sein wird, ohne in der restlichen Zeit wegen Überdimensionierung unzumutbare Kosten zu verursachen.

Denkbar ist aber auch, dass Logistikdienstleister in Zukunft ihr Angebot den Kunden statt am realen Objekt ebenfalls in einem Holodeck vorführen, weil sie so an einem einzigen Ort unterschiedliche Lager-Typen zeigen können, die in der Realität vielleicht an unterschiedlichen, weit voneinander entfernten Standorten im Einsatz sind.

Einen Nachteil hat das virtuell dargestellte Lager allerdings doch: Die Technologie ist teuer. Für die meisten Branchenplayer dürfte es angesichts des Preises zu aufwändig sein, solche Decks selbst zu bauen. In absehbarer Zeit wird es daher vermutlich nur einige wenige Anbieter geben, die diese Infrastruktur Interessenten aus der Branche zur Verfügung stellen werden. Die Planungs- und. Optimierungstätigkeiten müssen dann beim Holodeck-Anbieter stattfinden und können nicht am eigenen Standort erledigt werden. Absurderweise erfordert dann die Teilnahme an der virtuellen Welt Reisetätigkeit in der realen. Allerdings: Über eine VR-Brille und einen Daten-Stream lassen sich auch Personen von außen in Holodeck-Sitzungen einbinden. Auf den großen Vorteil des Decks, Virtual Reality ohne dazwischen geschaltete technische Geräte zu erleben, müssen diese Personen dann aber verzichten.

Einige Anwendung sind auf dem Weg zur Massentauglichkeit.

Das Holodeck ist derzeit das äußerste Ende dessen, was in der Logistik mit Hilfe von Virtual Reality machbar ist. Andere Anwendungen sind einfacher. Und verbreiteter. Etwa Apps, mit deren Hilfe sich Logistiklösungen am Tablet oder Smartphone dreidimensional visualisieren lassen. Eine große Anzahl solcher Apps bietet zum Beispiel der Lagersystem-System-Hersteller kardexremstar. Hat der Nutzer die entsprechende Apps heruntergeladen, kann er sich in die einzelnen Systeme des Unternehmens quasi hinein zoomen und recht wirklichkeitsgetreu nachverfolgen wie sie aufgebaut sind – für Verkaufsgespräche beim Kunden sicher ein Gewinn. Wobei die Benchmark für Anwendungen dieser Art nach wie vor die Medienbranche einerseits und die Automotive-Industrie andererseits bleiben. Doch die Logistiker holen auf.

Planung, Präsentation und Training sind jene Bereiche, in denen Virtual Reality die Logistik schon heute revolutionieren kann. Direkte Anwendungen in der Lagerhalle bleiben hingegen die Ausnahme. Eine davon ist der Versuch von DHL, ein Pick-by-Vision-System nach einer Reihe von Testläufen als dauerhaftes Modell in europäischen Lagern zu implementieren. Kern des Konzepts ist eine Datenbrille, die Informationen darüber liefert, wo sich ein zu kommissionierender Artikel befindet und wo er positioniert werden soll. Die großen Vorteile der Lösung: eine Fehlerquote von praktisch null Prozent und Produktivitätszuwächse, die sich auch aus der Tatsache ergeben, dass der Lagerarbeiter beide Hände frei hat und weder Codes scannen noch Picklisten abhaken muss. Von einer Effizienzsteigerung um 15 Prozent spricht DHL.

Flächendeckend werden Datenbrillen im Lageralltag aber noch kaum eingesetzt. Und das obwohl es bereits mehrere funktionierende Systeme verschiedener Anbieter gibt und sowohl die Auflösung als auch das Sichtfeld der Geräte ständig verbessert werden. Christian Rohrhofer vom Logistikum Steyr fasst die nach wie vor existierenden Einwände recht prägnant zusammen: „Gegen den Einsatz von Datenbrillen im täglichen Betrieb einer Lagerhalle sprechen aktuell noch mehrere Faktoren: der Preis, die Robustheit, die zu kurzen Akku-Laufzeiten und letztlich auch noch immer Fragen der Ergonomie.“

Nicht alle VR-Anwendungen sind gleichermaßen praktikabel.

Mit der Ergonomie von Datenbrillen beschäftigt sich auch André Terharen von der TU Dortmund. Am dortigen Lehrstuhl für Förder- und Lagerwesen erforscht Terharen unter anderem die Möglichkeiten, Virtual Reality in Einschulungssituationen zu nutzen. Während sich Datenbrillen für den Kurzzeiteinsatz schon gut eignen, müssen sie für einen dauerhaften Gebrauch noch weiter verbessert werden, sagt er. Vielfach sei die fehlende Nutzerfreundlichkeit allerdings weniger durch die Hardware selbst verursacht, sondern durch schlechte Software: „Motion Sickness, also das Phänomen, dass manchen Nutzern bei der Verwendung der Datenbrille übel wird, liegt meistens an schlecht programmierter Software, nicht an der Brille selbst.“

Und noch einen anderen Punkt, der im Moment den Einsatz von brillenunterstützen Systemen in der Logistik erschwert, nennt Terharen: „Wenn es um die virtuelle Abbildung größerer Hallen geht, ist die Frage der Bewegung über größere Distanzen innerhalb des virtuellen Raums noch immer eine Herausforderung.“ In Schulungssituationen, die oft auf nur einen Arbeitsplatz beschränkt sind, sei das hingegen leichter zu handhaben.

Serious Games, in denen mit Virtual Reality, reale Vorgänge in der Lagerhalle geübt werden, sind deshalb heute schon relativ weit verbreitet. Die Vorzüge, die sie gegenüber traditionellen Einschulungsszenarien haben, sind offensichtlich: Während bei einer klassischen Einschulung ein Mitarbeiter einen anderen im Echtbetrieb einweist, übernimmt diese Funktion bei Serious Games der Computer und die Übung findet in einem virtuellen Raum statt. Dass dabei Personal eingespart wird, ist nicht der einzige positive Aspekt. Die Möglichkeit, im Rahmen von VR-Spielen Punkte für Tempo und Zuverlässigkeit zu vergeben, eröffnet überdies einen Weg, den Lernfortschritt laufend und objektiv zu überprüfen.

Vor allem aber: Bei VR-gestütztem Lernen können Situationen trainiert werden, die ein Lagerarbeiter zwar beherrschen sollte, die sich in realen Trainings aber kaum nachstellen lassen. „Virtuelle Lernumgebungen bieten die Möglichkeit, auch Ausnahmesituationen mehrfach zu üben, die im Alltag und somit in einer klassischen Einschulungssituation nur selten vorkommen“, bestätigt Terharen.

Ganz neu ist dieser Zugang freilich nicht. In sicherheitskritischen Branchen, vor allem in der Luftfahrt, wird von solchen Trainings schon lange Gebrauch gemacht. Inzwischen findet das Prinzip Flugsimulator aber auch anderswo Verwendung. Und wenn es in der Medizin oder der Automotive-Branche funktioniert, spricht wenig dagegen, es auch in der Logistik einzusetzen.

Das bestätigt auch Veronika Kretschmer. Die Psychologin widmet sich am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik einem im Industriekontext oft vernachlässigten Punkt: der Frage nach der mentalen Ergonomie. Oder anders formuliert, der Frage, wie virtuell unterstützte Arbeitsplätze beschaffen sein müssen, damit sie tatsächlich eine Unterstützung für die arbeitenden Menschen sind und nicht ein noch weiterer Stressfaktor. Serious Games stellt Kretschmer generell ein gutes Zeugnis aus: „Dort, wo Virtual Reality als Unterstützung bei Lernprozessen eingesetzt wird, ist der Erlebniswert in der Regel hoch.“ Kritischer Nachsatz „Die Nutzer wünschen sich aber oft eine bessere Usability.“

Wie die Psyche auf Virtual Reality reagiert.

Ältere Systeme sind in diesem Punkt der Datenbrille noch überlegen. Head-Sets zum Beispiel wie sie bei sprachgesteuerten Pick-by-Voice-Lösungen verwendet werden, können tatsächlich den ganzen Arbeitstag über ohne größere Probleme getragen werden, sind robust, preisgünstig und auch die Akkuleistung stellt keinen limitierenden Faktor dar.

Wie bei allen Lösungen, bei denen ein Mensch den Großteil des Arbeitstags nicht mit seinesgleichen, sondern mit computergenerierten Daten kommuniziert, werfen allerdings auch Pick-by-Voice-Systeme die Frage auf, welche psychischen Folgen es hat, wenn Menschen acht Stunden lang de facto abgeschottet von ihrer Umgebung arbeiten. Man habe dazu bislang nur wenig gesichertes Wissen sagt Veronika Kretschmar und fügt hinzu: „Die Frage, wie neue Technologien die Psyche der Mitarbeiter beeinflussen, wird manchmal leider etwas vernachlässigt.“ Zugleich betont sie aber, dass Virtual Reality gerade in der Logistik das Zeug hat, Arbeitsbedingungen zu verbessern.

Diesen Punkt sieht auch Christian Rohrhofer. „Nach einer Phase, in der vor allem technische Machbarkeit und Effizienz im Vordergrund standen, erlebe ich heute eine stärkere Hinwendung zum Menschen“, kommentiert er. „Das ist auch gut so, denn den menschlichen Mitarbeiter wird es in der Intralogistik noch lange geben. Deshalb rücken im Augenblick auch Ergonomiefragen in den Vordergrund. Virtual Reality kann hier eine große Hilfe sein, denn in einer virtuellen Umgebung kann sehr exakt abgeschätzt werden, ob ein geplanter Arbeitsplatz tatsächlich so funktioniert und so bequem ist, wie man sich das erwartet.“

Der Weg in die Zukunft.

Doch mit VR scheint noch mehr möglich zu sein: Motion Capturing, wie man es in der Film- und Gamebranche schon länger kennt und wo sie dazu verwendet wird, animierte virtuelle Figuren zu generieren, kann in der Logistik dazu genützt werden, die Ergonomie von Arbeitsplätzen exakter zu evaluieren.

Der Weg dorthin: Mit Hilfe von Sensoren, die in die Arbeitskleidung integriert sind, und der dazugehörigen Software können Bewegungen in einem dreidimensionalen Format aufgenommen werden. Ist der so aufgenommene Datensatz groß genug, erstellt der Computer daraus virtuelle Musterabläufe, die als Grundlage für die Planung und Gestaltung von Arbeitsplätzen dienen. Gerade in der Intralogistik, wo trotz aller Automatisierung und Digitalisierung nach wie vor große Lasten von Menschen getragen bzw. gehoben werden müssen, ein unschätzbarer Vorteil.

Zugleich kann Motion Capturing aber auch ein wichtiger Zwischenschritt auf dem Weg zu einer weiteren Automatisierung und Robotisierung der Lagerhalle sein. Ein Projekt, das exakt auf dieses Ziel hin arbeitet, läuft derzeit am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik in Dortmund. In seinem Mittelpunkt steht eine Anlage, die vermutlich sogar die Animationsprofis in Hollywood neidisch machen würden: 38 Kameras mit einer Bildfrequenz von 300 Bildern pro Sekunde ermöglichen eine Bewegungserfassung und millimetergenaue Lokalisierung von Objekten in Echtzeit und die anschließende Übertragung der so gespeicherte Informationen in ein virtuelles Abbild.

Doch was hier, in der fast 500 Quadratmeter großen Versuchsanlage, aufgezeichnet wird, sind nicht nur Bewegungen von Menschen. Auch Drohnen und Roboter fahren in der Halle herum, verschieben Förderkörbe und Paletten. Das Ziel hinter dem bisweilen chaotisch anmutenden Gewusel ist es, genug Daten zu bekommen, um einerseits Arbeitsumgebungen planen zu können, in denen Menschen und Roboter gefahrlos nebeneinander arbeiten können, andererseits geht es aber auch darum, hoch komplexe menschliche Bewegungen auf Roboter zu übertragen. Denn bislang scheitert die voll automatisierte Lagerhalle unter anderem daran, dass zum Beispiel bei Greifbewegungen, die nötig sind, um Waren in den Kundenkorb zu befördern, der Mensch immer noch schneller, präziser und zuverlässiger ist als ein Roboter. In Dortmund sollen Roboter nun auch solche Bewegungen lernen.

Bei aller Begeisterung für die Möglichkeiten, die der Einsatz von Virtual Reality in der Intralogistik mit sich bringt, warnen Experten allerdings davor, dabei ausschließlich auf die Technik zu fokussieren. Denn Versuche und Befragungen von Menschen, die in der Intralogistik arbeiten, zeigen eindeutig: die Akzeptanz von VR-Hilfsmitteln hängt nur zu einem Teil von Faktoren ab, die technisch beeinflusst sind wie Tragkomfort, Batterielaufdauer oder Displaygestaltung. Zu einem nicht minder großen Teil hängen Zustimmung oder Ablehnung auch davon ab, ob ein Mitarbeiter eher technikaffin oder technikfeindlich eingestellt ist. Die große Herausforderung bei der Implementierung von Virtual- und Augmented-Reality-Elementen in die Logistik werde daher nicht zuletzt darin bestehen, jene, oft ältere, Mitarbeiter zu überzeugen, die dem Neuen ablehnend gegenüber stehen: „Change Management, das gerade die skeptischen Mitarbeiter überzeugt, könnte in Zukunft ein massiver Innovationsbooster sein“, ist jedenfalls Andre Terharen überzeugt.