Einsatz von Fahrsimulatoren und Virtual Reality zur Qualifizierung von Bedienpersonal mobiler Arbeitsmittel

Aus der Luftfahrt sind Simulationssysteme in der Ausbildung von Pilotinnen und Piloten nicht mehr wegzudenken. Auch in der Qualifizierung von Fahr- und Steuerpersonal für mobile Arbeitsmittel (Flurförderzeuge, Krane, Hubarbeitsbühnen, Erdbaumaschinen & Co) werden immer häufiger Simulationssysteme in Form von Fahrsimulatoren und virtual Reality Umgebungen eingesetzt, da dort in einer kontrollierten Umgebung ohne reale Gefahren sicherere Arbeitsweisen mit potenziell gefährlichen Arbeitsmitteln erlernt werden können.

„Virtual Reality“ (kurz VR) – oder zu Deutsch „virtuelle Realität“ – bedeutet dabei, dass man sich in einer in Echtzeit simulierten 3D-Umgebung befindet. Meist wird dies umgesetzt durch VR-Brillen mit hochauflösenden Bildschirmen direkt vor den Augen. Bei Bewegungen des Kopfes bewegt sich auch die simulierte Umgebung (sogenanntes „Tracking“), sodass eine hohe Immersion (in wie weit die virtuelle Realität als real empfunden wird) entsteht. Diese kann bspw. so stark sein, dass ein freier Fall in der virtuellen Realität dazu führen kann, dass im Körper tatsächlich das Gefühl des freien Falls entsteht, obwohl sich dieser in Wirklichkeit gar nicht bewegt.

Unterschiede in den Simulationssystemen

Es gibt am Markt und in den Betrieben eine Vielzahl unterschiedlicher Arten von Simulationssystemen. Von Computerspielen für den PC bzw. die Spielekonsole zuhause bis hin zu hoch technologisierten VR-Fahrsimulatoren mit einer realitätsnahen Nachbildung des Bedienplatzes, der sich zudem in verschiedene Richtungen bewegt.

Simulationssysteme unterscheiden sich in ihrer Güte unter anderem in den folgenden Bereichen:

• Visuelles Feedback (sehen)
• Akustisches Feedback (hören)
• Physisches Feedback (fühlen)
• Steuerung/Eingabe
• Simulationsmodell

Je höher die Güte in den einzelnen Bereichen ist, desto höher ist auch die Güte des Gesamtsystems und desto besser wird die tatsächliche Realität abgebildet. Eine höhere Güte sorgt für mehr Immersion und damit auch für einen größeren Lerneffekt. Beispiele für verschiedene Simulationssysteme und eine Einschätzung derer Güte sind am Ende des Artikels zu finden.

Visuelles Feedback

Die wohl günstigste und einfachste Möglichkeit, die simulierte Umgebung anzuzeigen, ist ein herkömmlicher Bildschirm/Monitor wie man ihn vom PC oder Fernseher kennt. Durch die Verwendung mehrerer gekoppelter Monitore lässt sich bereits ein etwas größerer Teil des peripheren Sichtfeldes in die Simulation mit einbeziehen.

Alternativ kann auch ein Projektor/Beamer verwendet werden, wodurch noch größere Bilder projiziert werden können. Projiziert dieser das Bild sogar auf eine gebogene Leinwand, wird das vordere Sichtfeld bereits zu einem Großteil abgedeckt, wodurch die Immersion und Güte weiter steigt. Dies kann zusätzlich kombiniert werden durch 3D-Brillen wie man sie in etwa aus dem Kino kennt, um auch Tiefeneffekte darstellen zu können.

Projektoren werden ebenfalls häufig verwendet in sogenannten CAVEs (Cave Automatic Virtual Environment). Das sind meist würfelartige Räume, bei denen bis zu 6 Flächen mit der virtuellen Umgebung projiziert werden – auch möglich ist eine Umsetzung mit LED-Wänden. Je mehr Flächen Teile der virtuellen Umgebung anzeigen, desto besser ist das visuelle Feedback. Eine solche Umsetzung ist allerdings meist aufwendig und teuer.

Die mit Abstand höchste Güte des visuellen Feedbacks, ist mit VR-Brillen zu erreichen. Dabei kann die Person, die sich im Fahrsimulator befindet in eine beliebige Richtung schauen und wird immer nur die simulierte Umgebung sehen – das gesamte Blickfeld ist also abgedeckt. Damit die vollständige Immersion gelingt sollte die Auflösung der Bildschirme ausreichend hoch und die zeitliche Verzögerung zwischen Kopf- und Bildbewegung möglichst gering sein. Ist eine zu große zeitliche Verzögerung vorhanden, kann dies – neben weiteren Faktoren – dazu führen, dass Schwindel- oder Übelkeitsgefühle entstehen, v. a. wenn die Person dies nicht gewohnt ist, was bei einem Fahrsimulator-Training meist der Fall ist.

Die Güte des visuellen Feedbacks hängt neben der bisher thematisierten Hardware auch stark von der Software – also der programmierten Simulationsumgebung – ab, die später behandelt wird.

Akustisches Feedback

Bezüglich des akustischen Feedbacks lässt sich zunächst unterscheiden, ob der Fahrsimulator überhaupt Ton ausgibt oder nicht.

Des Weiteren gibt es Ton, der nur atmosphärisch wirkt – z. B. das konstante Geräusch einer Lagerumgebung – und Ton, der auf das reagiert, was in der Simulation passiert – z. B. ein Kollisionsgeräusch, wenn mit dem virtuellen Gabelstapler ein Regal angefahren wurde.

Der Ton kann über Lautsprecher, die im Raum stehen, oder über Kopfhörer ausgegeben werden. Abhängig von der Simulationsumgebung können Geräusche auch räumlich abgebildet werden, sodass man im Simulator orten kann, woher ein Geräusch kommt. Eine räumliche Abbildung mit Lautsprechern funktioniert besser, je mehr Lautsprecher vorhanden sind, sodass der Ton im besten Fall von vorne, hinten, den Seiten und von oben kommen kann.

Damit eine räumliche Ortung von Geräuschen mit hoher Güte umgesetzt werden kann, ist wiederum Tracking nötig – es muss also die Position in der virtuellen Realität und die Bewegung des Kopfes erfasst und aufeinander abgestimmt werden. Ansonsten kann es zu Verwirrung kommen, wenn ein Geräusch, das ursprünglich von vorne kam, nach einer Drehung des Kopfes bzw. der virtuellen Maschine immer noch von vorne kommt, obwohl sich die Geräuschquelle nun seitlich vom Kopf befinden müsste.

Eine Kombination einer VR-Brille mit integrierten Lautsprechern oder zusätzlichen Kopfhörern bietet hier ein akustisches Feedback hoher Güte.

Physisches Feedback

Neben Bild und Ton erhält die Bedienperson bei realen Maschinen auch ein physisches Feedback durch Bewegungen und Vibrationen. Zweiteres kann über Vibrationsmotoren an verschiedenen Stellen (Sitz, Standplattform, Bedienelemente) imitiert werden.

Die beim realen Einsatz auftretenden G-Kräfte können nur begrenzt in einem Fahrsimulator wiedergegeben werden. Dennoch gibt es Fahrsimulatoren, bei denen sich bspw. der Fahrersitz im Simulator kurze Strecken bewegt. Es lässt sich demnach grundsätzlich unterscheiden, ob das Simulationssystem einen starren Bedienplatz hat oder einen bewegten.

Ist eine Bewegung vorhanden, kann diese in verschiedenen Freiheitsgraden / (Dreh)Richtungen stattfinden. Häufig wird nur die vertikale Bewegung simuliert, um bspw. Bodenunebenheiten oder das Anheben einer Arbeitsbühne wiederzugeben. Darüber hinaus können allerdings auch seitliche und vorwärts/rückwärts Bewegungen sowie Drehbewegungen wie Nicken oder Wanken simuliert werden.

Je mehr Freiheitsgrade angesteuert werden, desto höher ist die Güte des physischen Feedbacks.

Steuerung/Eingabe

In der echten Maschine gibt es Bedienelemente wie Schalter, Hebel, Lenkräder usw., mit denen Steuerbefehle an die Maschine übermittelt werden. Die höchste Güte im Simulator wird erreicht, wenn die Bedienelemente der realen Maschine original nachgebildet und als Eingabe für die Simulationsumgebung verwendet werden.

Da sich die Bedienelemente von Maschine zu Maschine unterscheiden, wird häufig nur ein vereinfachter Aufbau verwendet, der aber dennoch charakteristische Merkmale der tatsächlichen Maschine aufweist. Die Bedienelemente sehen dann nicht exakt aus wie in der Realität, aber im besten Fall ist die Art des Bedienelements (Schalter, Joystick, Lenkrad etc.) und dessen Anordnung möglichst gleich.

Die Eingabemöglichkeiten geringerer Güte – und daher nicht für den Einsatz in der Qualifizierung empfohlen – sind Maus und Tastatur oder der Controller einer Spielekonsole.

Simulationsmodell

Das zugrundeliegende Simulationsmodell verarbeitet die Steuerbefehle und gibt auf Grundlage verschiedenster Berechnungen entsprechendes visuelles, akustisches und physisches Feedback an die Bedienperson zurück, wodurch es maßgeblichen Einfluss auf die Güte des Gesamtsystems hat.

Das Modell einer Simulation lässt sich durch fast unzählige Aspekte charakterisieren, weshalb im Rahmen dieses Artikels nur auf eine Auswahl eingegangen werden kann.

Grundsätzlich sollten im Rahmen der Qualifizierung von Fahr- und Steuerpersonal nur Simulationsumgebungen eingesetzt werden, die die Steuerbefehle dreidimensional und in Echtzeit verarbeiten. Zudem sollten eine ausreichende Auflösung und Bildwiederholrate vorhanden sein.

Je mehr der folgenden Fragen mit „Ja“ beantwortet werden können, desto höher wird die Güte des zugrundeliegenden Simulationsmodells sein:

• Verhält sich die Maschine so wie die reale Maschine? Kann die Maschine in der Simulation bei falscher Bedienung umkippen?
• Sehen die Texturen und Modelle in etwa so aus wie in echt? Sieht die Umgebung annähernd fotorealistisch aus?
• Werfen Objekte in der simulierten Umgebung Schatten?
• Reagiert der Ton auf das, was in der Simulationsumgebung passiert?
• Verhalten sich Objekte beim Kontakt realistisch? Werden auch Deformationen simuliert?
• Werden Unebenheiten des Bodens simuliert?
• Werden neben der simulierten Maschine auch andere Verkehrsteilnehmer (weitere Maschinen, Fußgänger, Radfahrer) simuliert?
• Wird der Einfluss von Wind simuliert?

Je mehr dieser Aspekte in der Simulation detailreich abgebildet werden sollen, desto höher ist auch die Leistungsanforderung (Prozessor, Grafikkarte etc.) an das System, das die Simulation berechnet. Ein Simulationsmodell höchster Güte ist demnach nur mit entsprechender Hardware sinnvoll, um die leistungsintensiven Berechnungen auch in Echtzeit mit ausreichender Auflösung und Bildrate ausgeben zu können.

Ein weiterer Aspekt, der auch das Simulationsmodell betrifft, ist, ob die dargestellte Umgebung der tatsächlichen Arbeitsumgebung im Betrieb entspricht. Wird im Simulator bereits in der vor Ort vorhandenen Umgebung geübt, ist der Lerneffekt nochmals größer als wenn die Umgebung nur eine typische Umgebung darstellt. Es kann dann direkt auf betriebsspezifische Aspekte der Arbeitssicherheit eingegangen werden. Die Umsetzung ist allerdings mit erheblichem Mehraufwand verbunden. Teilweise werden solche simulierten Arbeitsumgebungen jedoch schon bei der Planung neuer Arbeitsstätten eingesetzt, um diese bereits vor der eigentlichen Errichtung durch Feedback aus der Simulation verbessern zu können.

Ebenfalls eng mit dem Simulationsmodell verbunden ist das didaktische Konzept und das Prinzip der Gamification. Können im Fahrsimulator bspw. Punkte gesammelt werden für die richtige und sichere Ausführung eines Arbeitsablaufs, werden spielerisch sichere Verhaltensweisen erlernt, da man eine möglichst hohe Punktzahl erreichen möchte. Wird allerdings bspw. Geschwindigkeit belohnt, kann genau das Gegenteil der Fall sein. Gamification erhöht also meist den Spaßfaktor, birgt aber auch die Gefahr, dass man sich zu stark auf die zu erreichende Punktzahl fokussiert.

Einsatzszenarien

Der häufigste Use-Case von Fahrsimulatoren ist das Training vor dem erstmaligen Einsatz am realen Arbeitsmittel. Im Simulator können die Schulungsteilnehmenden gefahrlos auf die Arbeit am echten Arbeitsmittel vorbereitet werden.

Für Personen, die bereits qualifiziert sind, können Simulatoren ebenfalls nützlich sein, wenn bspw. über längere Zeit keine Fahrpraxis stattgefunden hat. Vor dem erneuten Einsatz kann auch dadurch überprüft werden, ob das Wissen und die sicheren Verhaltensweisen noch vorhanden sind.

Doch auch für erfahrene Profis kann das Fahren im Simulator z. B. im Rahmen einer jährlichen Unterweisung eine gelungene Abwechslung sein. Falls in der Simulation Punkte gesammelt werden können, können sich die Schulungsteilnehmenden untereinander messen und spielerisch lernen. Dabei sollten die Unterweisenden allerdings immer darauf achten, dass die (virtuelle) Arbeit weiterhin sicher ausgeführt wird

Vorteile von Simulatoren

Der große Vorteil von Simulatoren liegt auf der Hand: Es kann in einer kontrollierten Simulationsumgebung ohne reale Gefahren geübt werden bevor die potenziell gefährlichen Geräte zum ersten Mal in der Praxis eingesetzt werden.

Die große Gefahr beim praktischen Schulungsteil besteht immer darin, dass (noch) unqualifiziertes Personal, die Maschinen bedient. Ist ein Simulationssystem hoher Güte vorhanden, kann ein Teil der Qualifizierung bereits gefahrlos im Voraus durchgeführt werden, wodurch sich die Teilnehmenden bereits besser darauf einstellen können, was sie erwartet. Auch können die Ausbildenden bereits im Voraus einschätzen, wem die Arbeit mit dem jeweiligen Arbeitsmittel liegt und wer vielleicht im Voraus bereits etwas mehr Übung benötigt.

Eine weitere Herausforderung bei der realen Praxis, ist, dass die Ausbildenden in gefährlichen Situationen nicht immer sofort eingreifen können, da die meisten Arbeitsmittel nur für eine Person bestimmt sind. Auch visuell oder akustisch kann nicht immer sofort und eindeutig signalisiert werden, dass die Arbeit eingestellt werden soll, da die Teilnehmenden häufig sehr fokussiert auf die Arbeit mit der Maschine sind und die Umgebung zudem laut sein kann. Beim Training in einem Fahrsimulator kann stets Kontakt aufgenommen und die Arbeit, wenn nötig, gefahrlos unterbrochen werden. Zudem bietet sich die Möglichkeit auf virtuelle (Beinahe)Unfälle direkt einzugehen.

Nicht in allen Betrieben ist ein dedizierter Schulungsort für die Durchführung praktischer Schulungen vorhanden. Häufig stehen Ausbildende bei jeder Schulung erneut vor der Frage, wo sie die praktische Qualifizierung durchführen können, wobei dieser Ort jedes Mal ein anderer sein kann. Eine Simulationsumgebung bietet im Vergleich die nötige Konstanz und ist bei jeder Schulung identisch. Falls im Betrieb der Fall eintreten sollte, dass kein Platz zum Üben frei ist, kann auf den Simulator ausgewichen werden, damit die Zeit nicht ganz verloren geht. Der Anteil realer Praxis muss natürlich dennoch nachgeholt werden, sobald im Betrieb wieder ein Platz für die Schulung frei ist.

Ausbildende gehen in den Betrieben häufig auch anderen Tätigkeiten nach und werden in Notfällen zudem spontan benötigt. Dies stellt beim Training mit Simulatoren ein weniger großes Problem dar als in der realen Praxis, da die Schulungsteilnehmenden im Simulator auch durch Personen beaufsichtigt werden können, die selbst nicht als Ausbilderin oder Ausbilder für das jeweilige Arbeitsmittel qualifiziert sind. Die Ausbildenden sollten allerdings mindestens in der Anfangsphase des Simulationstrainings dabei sein – für die fachgerechte Einweisung und Beobachtung der ersten Fahrzyklen. Wird festgestellt, dass die virtuellen Arbeitsmittel sicher bedient werden, kann die Frequenz der Beaufsichtigung auch reduziert werden.

Wenn in der Simulationsumgebung die tatsächliche Arbeitsumgebung des Betriebs dargestellt wird, kann nicht nur das sichere Bedienen der Arbeitsmittel, sondern parallel auch die konkret im Betrieb geltenden Sicherheitsregeln (Verkehrswege und -regeln etc.) vermittelt werden und dadurch Teile der betrieblichen Qualifizierung (Stufe 3) absolviert werden.

Manche Personen haben vor dem ersten Bedienen eines mobilen Arbeitsmittels große Angst, auch weil sie zuvor in der Theorie über viele möglichen Gefahren und Unfallursachen aufgeklärt wurden. Ein Simulator bietet eine gute Möglichkeit diese Angst abzubauen und in einen gesunden Respekt umzuwandeln. Dies kann auch genutzt werden für bereits qualifizierte Personen, die z. B. nach einem Unfall traumatisiert sind, um sie wieder auf den realen Einsatz vorzubereiten.

Nachteile von Simulatoren

Der letztgenannte Vorteil kann je nach Person auch zu einem Nachteil werden. Zwar kann Angst dazu führen, dass gefährlich gearbeitet wird, genauso können gefährliche Situationen aber dann entstehen, wenn sich eine Person ihrer Sache zu sicher ist. Klappt die Arbeit im Simulator gut, kann eine trügerische Sicherheit vorgetäuscht werden und der Trugschluss entstehen, dass das reale Arbeitsmittel auf Anhieb genauso gut bedient werden kann, v. a. dann, wenn die Güte des Simulationssystems nicht hoch genug ist.

Um das zu verhindern, ist es die Aufgabe der Ausbildenden den größten Nachteil eines Simulators deutlich hervorzuheben: Ein Simulator bildet die Realität nie genau ab. Es ist immer nur eine Annäherung an die echte Welt. Aspekte wie das Lenkverhalten, die Gasannahme, das Blickfeld oder die Sichtverhältnisse können nie genau so abgebildet werden wie in der Realität. Auch hier ist die Güte des Systems wieder entscheidend: Je höher die Güte, desto besser ist die Nachbildung der Realität. Doch auch bei Systemen hoher Güte muss vor der realen Praxis darauf hingewiesen werden, dass die echte Maschine anders reagiert und dass langsam und vorsichtig gearbeitet werden muss.

Simulatoren mit geringer Güte können sogar negative Auswirkungen auf die Arbeitssicherheit haben, da durch die Übung in einem solchen Simulator Verhaltensweisen erlernt werden, die in der Praxis gar nicht möglich oder gefährlich sind.

Ein weiterer offensichtlicher Nachteil von Simulatoren ist der Kostenaufwand. Je höher die Güte des Simulators, desto höher sind i. d. R. auch die Kosten. Soll in der Simulationsumgebung der tatsächliche Betrieb abgebildet werden, ist dies mit zusätzlich hohem Entwicklungsaufwand verbunden.

Ersetzen des praktischen Schulungsteils durch Simulatoren

Bei der Frage, ob die reale Praxis oder Anteile dessen durch Trainings an Simulatoren ersetzt werden können, kommt neben dem Aspekt der Sinnhaftigkeit auch der rechtliche Aspekt zum Tragen: Dürfen Simulatoren für die praktische Qualifizierung überhaupt verwendet werden?

Grundsätzlich ist festzuhalten, dass ein ergänzender Einsatz von Simulatoren immer möglich ist. Ob der Einsatz bspw. an einem Simulator geringer Güte sinnvoll ist, liegt im Ermessen der Ausbildenden.

Bei einem ergänzenden Einsatz darf die verbrachte Zeit am Simulator nicht bei der Qualifizierungsdauer berücksichtigt werden. Je nach Arbeitsmittel und Bauart gibt es unterschiedliche Vorgaben was die vorgeschriebene Dauer der Qualifizierung betrifft.

Arbeitsmittel	DGUV Grundsatz	Qualifizierungsdauer
		Theorie	Praxis
Flurförderzeug	308-001	20 bis 32 Lehreinheiten (LE) je 45 Minuten bzw. 3 bis 5 Tage. Theorie: Mind. 10 Lehreinheiten
Hubarbeitsbühne	308-008	In Summe mind. 1 Tag
Teleskopstapler	308-009	Stufe 1: In Summe mind. 20 LE. Theorie mind. 10 LE Stufe 2a: In Summe mind. 10 LE. Theorie mind. 5 LE Stufe 2b: In Summe mind. 10 LE. Theorie mind. 5 LE
Erdbaumaschine	301-005	6 bis 40 LE	10 bis 50 LE
Kran	309-003	In Summe je nach Bauart 1 bis 20 Tage, Verhältnis 3 zu 5 von Theorie zu Praxis

Im DGUV Grundsatz 301-005, der die Qualifizierung von Fahrpersonal von Baggern und Ladern regelt, werden Simulatoren und VR-Brillen explizit erwähnt:

„Bei der Qualifizierung können u.a. folgende Möglichkeiten genutzt werden:
- […]
- Simulatoren
- VR-Brillen
Für die Anteile realer Praxis muss am jeweiligen Bagger/Lader qualifiziert werden.“

- DGUV Grundsatz 305-001 Kapitel 6

Es wird demnach zwar die Möglichkeit aufgezeigt, anschließend aber direkt der Hinweis gegeben, dass die reale Praxis am realen Gerät stattfinden muss, also nur ein ergänzender Einsatz von Simulatoren zulässig ist.

In der Veröffentlichung FBHL-019 des Fachbereichs Aktuell der DGUV mit dem Titel „Einsatz von Simulationssystemen zur Qualifizierung der Bediener/innen ausgewählter mobiler Arbeitsmittel“ (Erscheinungsdatum 01.09.2021) wird die gleiche Stellung zum Einsatz von Simulatoren für die Qualifizierung im Bereich der Fahrzeugkrane bezogen:

„Simulationssysteme können bei der Qualifizierung von Kranführerinnen und Kranführern für Fahrzeugkrane momentan ausschließlich zu ergänzenden Übungszwecken eingesetzt werden. Sie können die realen Praxisteile des DGUV Grundsatzes 309-003 nicht ersetzen.“

- Fachbereich Aktuell FBHL-019 Punkt 4.3

Auch wird in dieser Veröffentlichung Folgendes bezüglich der Durchführung der praktischen Prüfung auf Simulatoren festgehalten:

„Zum aktuellen Zeitpunkt wird der Einsatz von Simulationssystemen noch nicht für Prüfungsabschnitte in der Qualifizierung empfohlen.“

- Fachbereich Aktuell FBHL-019 Punkt 5

Für Bagger und Lader (analog übertragbar auf alle Erdbaumaschinen) sowie Fahrzeugkrane darf die reale Praxis demnach nicht, auch nicht anteilig, am Simulator durchgeführt werden. Ein zur Ausbildungszeit ergänzender Einsatz von Simulatoren ist allerdings auch bei diesen Arbeitsmitteln möglich und „nice to have“.

Ebenso darf die praktische Prüfung unabhängig vom Arbeitsmittel nicht auf einem Simulator absolviert werden, auch nicht bei Simulatoren hoher Güte. Abgesehen von der praktischen Prüfung sollte nie der gesamte reale praktische Teil durch die Arbeit am Simulator ersetzt werden. Der Fall, dass ausschließlich am Simulator geübt wird und dann sofort die praktische Prüfung auf dem realen Gerät stattfindet, ist nicht zielführend.

Ansonsten ist es durchaus möglich, Anteile der realen Praxis durch Trainings an Simulatoren zu ersetzen, wenn die Güte des Simulators ausreichend hoch ist. Dabei gilt: Je höher die Güte, desto mehr Anteile realer Praxis kann ersetzt werden durch Simulation.

Wie die Abbildung zusätzlich zeigt, sollten Simulatoren geringer Güte grundsätzlich nicht dazu eingesetzt werden, Anteile der realen praktischen Qualifizierung zu ersetzen. Dazu bezieht die DGUV anhand eines Beispiels geringer Güte ebenfalls Stellung:

„Die praktischen Anteile der Qualifizierung gemäß DGUV Grundsatz 308-001 sind in derartigen Konstellationen (geringe Güte) weiterhin mit einem realen Gabelstapler durchzuführen. Das Simulationssystem kann zusätzlich unterstützen, aber keine Qualifizierungsinhalte ersetzen.“

- Fachbereich Aktuell FBHL-019 Punkt 3.3

Beispiele für Simulationssysteme

Aus der Vielzahl der behandelten Umsetzungsmöglichkeiten in den einzelnen Bereichen bildet sich letztendlich ein Gesamtsystem, dessen Güte darüber entscheidet, ob und wie viel Anteil der praktischen Qualifizierung am Simulator durchgeführt werden kann.

Ein Beispiel für ein Simulationssystem geringer Güte wäre ein Gabelstapler-Computerspiel mit Maus und Tastatur als Eingabe. Das im Computerspiel verwendete Simulationsmodell ist dabei (je nach Spiel) nicht das ausschlaggebende Kriterium für die geringe Güte, sondern die realitätsferne Eingabemethode und das Bild, das nur über einen Monitor ausgegeben wird. Dieses Simulationssystem eignet sich nicht oder nur ergänzend für Lehrzwecke im Rahmen der Qualifizierung von Fahr- und Steuerpersonal.

Folgende Bilder zeigen ein Simulationssystem mit originalgetreuem Fahrersitz inklusive der Bedienelemente (Kreuzhebel, Lenkrad in der Armlehne, Pedalerie). Trotz der hohen Güte der Eingabemethode herrscht allerdings immer noch ein Mangel an physischem Feedback und das visuelle Feedback geschieht weiterhin nur durch einen einzelnen Monitor. Bei Ausgabe des Bildes über eine VR-Brille, könnte man je nach Simulationsmodell bereits von einem Gesamtsystem mittlerer Güte sprechen, bei dem einzelne Qualifizierungsinhalte der Praxis durch den Simulator ersetzt werden könnten.

Folgendes Bild zeigt ein Hubarbeitsbühnen-Simulator hoher Güte, mit dem praktische Anteile der Qualifizierung nach DGUV Grundsatz 308-008 ersetzt werden können. Das Bild wird dabei durch eine VR-Brille mit Tracking und der Ton durch Kopfhörer an der Brille ausgegeben. Der Bedienplatz ist beweglich in drei Freiheitsgraden (Heben, Nicken, Wanken) und ist ein vereinfachter, aber realitätsnaher Aufbau. Das Simulationsmodell – zu sehen auf dem Fernseher – ist komplex und bildet die Arbeit mit Hubarbeitsbühnen realitätsnah ab.

Zu exakt dem abgebildeten Simulator bezieht die DGUV im Fachbereich Aktuell wie folgt Stellung:

„In diesem Fall (hohe Güte) können praktische Anteile der Qualifizierung gemäß DGUV Grundsatz 308-008 mit dem Simulationssystem durchgeführt werden.“

- Fachbereich Aktuell FBHL-019 Punkt 3.3

Wie viel der realen Praxis durch die Arbeit am Simulator ersetzt werden können, liegt im Ermessen der Ausbildenden.

Fazit

Fahrsimulatoren können sinnvoll sein, um die Arbeitssicherheit zu erhöhen, da zunächst gefahrlos geübt werden kann, bevor am potenziell gefährlichen realen Arbeitsmittel gearbeitet wird. In einer kontrollierten Umgebung können die Ausbildenden die ersten Arbeitsspiele überwachen und jederzeit eingreifen, während die Teilnehmenden weitestgehend angstfrei üben können.

Simulationssysteme bilden die Arbeit mit der realen Maschine allerdings immer nur näherungsweise ab und unterscheiden sich je nach Umsetzung stark in ihrer Realitätsnähe, wodurch auch der zu erzielende Lerneffekt beeinflusst wird.

Außer bei Baggern, Ladern und Fahrzeugkranen können bei Simulationssystemen ausreichender Güte Anteile der praktischen Qualifizierung am Simulator absolviert werden. Die praktische Prüfung sollte nicht am Simulator stattfinden. Systeme geringer Güte sollten höchstens ergänzend zur geforderten Qualifizierungsdauer eingesetzt werden.