Interaktive VR-Simulation für das Training – Xenia Krylova

Title

Interaktive 3D-Simulation für Training in der Lebensmittel- und Biotechnologie

Intro

In industriellen Produktionsumgebungen ist es entscheidend, komplexe Abläufe und Maschinen zuverlässig zu verstehen und sicher bedienen zu können. Mit diesem Projekt wurde eine interaktive 3D-Simulation entwickelt, die zentrale Prozessschritte detailgetreu abbildet und es ermöglicht, Arbeitsabläufe und Anlagen virtuell zu erleben und besser zu verstehen.

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Industrielle Joghurtherstellung - In Entwicklung

Problemstellung

Die Lebensmittel- und Biotechnologiebranche ist durch komplexe Herstellungsprozesse und hohe Qualitätsanforderungen geprägt. Für Ausbildung und Training bedeutet dies, dass Lernende nicht nur theoretisches Wissen, sondern auch ein tiefes Verständnis für praktische Abläufe entwickeln müssen. Das Projekt befasst sich mit zwei thematisch verwandten Szenarien - Weinherstellung und industrielle Joghurtherstellung. Weinherstellung ist im Folgenden detallierter beschrieben.

Im Rahmen einer Analyse, einschließlich Interviews mit Branchenexperten, wurden zentrale Herausforderungen bei der Vermittlung solcher Prozesse identifiziert:

Ressourcenintensität

Anlagen und Materialien sind kostenintensiv, wodurch realistische Übungen und Wiederholungen nur eingeschränkt möglich sind.

Sicherheitsanforderungen

Der Umgang mit Maschinen oder kritischen Prozessschritten ist risikobehaftet und im Training nicht jederzeit zugänglich.

Zeitintensive Verfahren

Komplexe Produktionsabläufe benötigen oft lange Durchlaufzeiten, was Schulung und Prozessverständnis verlangsamt.

Eingeschränkter Anlagenzugang

Reale Produktionsanlagen sind für Lernende oft nicht verfügbar, wodurch praxisnahe Einblicke nur begrenzt möglich sind.

Zielsetzung

Im Rahmen dieses Projekts wurde eine interaktive 3D-/VR-Simulation entwickelt, die komplexe Produktionsprozesse realitätsnah, sicher und ressourcenschonend abbildet. Der Fokus lag darauf, Maschinen und ihre inneren Abläufe sichtbar zu machen, vollständige Workflows vom Rohmaterial bis zum Endprodukt darzustellen und so ein besseres Prozessverständnis zu ermöglichen – ohne reale Anlagen zu beanspruchen oder Produktionsabläufe zu stören.

Methodik & Umsetzung

1. Analyse & Prozessaufnahme

Im ersten Schritt wurden reale Produktionsstätten besucht, um die dortigen Abläufe direkt zu beobachten und zu analysieren. Gemeinsam mit Fachleuten konnten die einzelnen Prozessschritte detailliert dokumentiert und relevante Szenarien für die Simulation abgeleitet werden. Ergänzend wurden Interviews geführt, die zusätzliche Einblicke in Arbeitsweisen, Herausforderungen und Optimierungspotenziale ermöglichten. Auf dieser Basis entstand ein Fundament für die weitere Konzeption der 3D-Simulation.

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Foto: Hochschule Anhalt / Xenia Krylova

Szenariokonzeption & Ablaufskripte

Auf Grundlage der Prozessanalyse wurden Schritt-für-Schritt-Szenarien entworfen und als Ablaufskripte für die Simulation ausgearbeitet. Definiert wurden Zustände, Interaktionspunkte, Parameter sowie Varianten- und Fehlerszenarien, inklusive Abbruch- und Erfolgskriterien. Parallel entstand ein didaktisches Lernszenario mit klaren Lernzielen, sodass der Wissenstransfer strukturiert und nachvollziehbar erfolgt.

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3D-Modellierung

Die Maschinen, Anlagen und Produktionsumgebungen wurden detailgetreu in Blender und Adobe Substance Painter modelliert. Für eine möglichst realistische Anmutung wurden die Texturen auf Basis von Fotomaterial erstellt, das direkt vor Ort gesammelt und anschließend digital aufbereitet wurde. Dadurch entstand eine visuell authentische Grundlage für die Simulation.

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Vorgehen

Implementierung in Unity

Aufbau der virtuellen Szenen, Integration von Beleuchtung sowie Programmierung interaktiver Funktionen in C# mit Erweiterung für die immersive Nutzung in VR-Headsets.

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Vorgehen

Testphase im Hochschulumfeld

Erste Evaluation mit Lernenden zur Überprüfung von Usability und Lerneffekt.

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Foto: Hochschule Anhalt

Vorgehen

Hinweis: Dieses Projekt begann als studentische Arbeit im Rahmen meines Studiums an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg & Hochschule Anhalt. Es wurde anschließend weiterentwickelt und ist nun ein aktives Projekt in meinem beruflichen Portfolio. Die Informationen und Inhalte, die hier präsentiert werden, basieren auf den Teilen, die für die Veröffentlichung freigegeben sind.