Augmented Reality-Systeme zur Unterstützung der Workflow-Ausführung – Entwicklung und praktische Anwendung einer Taxonomie

ZusammenfassungDie Ausführung von Workflows ist in vielen Anwendungsfeldern zunehmend mit einer Verarbeitung von Kontextinformationen verbunden. Dies ermöglicht es, den Nutzern die richtige Information zur richtigen Zeit zur Verfügung zu stellen, um die Workflow-Ausführung optimal zu unterstützen. Ein aktueller Ansatz, um eine kontextsensitive Unterstützung zu realisieren sind Augmented Reality-Systeme. Diese verarbeiten Kontextinformationen und liefern notwendige und hilfreiche Workflow-Informationen immersiv und intuitiv, um den Nutzer zu unterstützen und zu entlasten. Da sich die technischen Implementierungen in diesem Feld sehr unterschiedlich ausgestalten, wird in diesem Beitrag eine Taxonomie entwickelt, die es ermöglicht, Augmented Reality-Systeme einheitlich zu systematisieren. Mit dem resultierenden einheitlichen Vokabular bietet die Taxonomie eine praktisch nutzbare Grundlage, um state-of-the-art Augmented Reality-Systeme zu klassifizieren, Trends und Forschungslücken in der Literatur zu identifizieren sowie die Entwicklung neuer Augmented Reality-Systeme methodisch zu unterstützen. Für die Entwicklung der Taxonomie wurden insgesamt 142 Augmented Reality-Systeme analysiert, mit speziellem Hinblick auf die bereitgestellte Workflow-Unterstützung. Die wahrgenommene Nützlichkeit der Taxonomie wurde durch eine Befragung von Augmented Reality-System und Workflow-Management-Experten evaluiert. Zudem werden zwei neuartige Augmented Reality-Systeme, die innovative Ansätze für die Unterstützung der Workflow-Ausführung darstellen, als praktische Beispiele der Anwendung der Taxonomie vorgestellt.

ALiS: Entwicklung einer Designtheorie für Augmented Living Spaces zur erweiterten Autonomie älterer und kognitiv eingeschränkter Menschen

ZusammenfassungDer Alltag älterer und kognitiv eingeschränkter Menschen kann mithilfe von informationstechnologischen Lösungen erheblich unterstützt werden. In diesem Kontext ist, wie unterschiedliche Ansätze bereits zeigen, der Einsatz von Augmented Reality für viele Einsatzszenarien eine vielversprechende Lösung. Jedoch stellen die üblicherweise genutzten Head-Mounted-Displays eine technische Hürde dar und können nicht ausnahmslos von allen Personen getragen werden. Als alternativen Lösungsansatz entwickelt der vorliegende Beitrag einen Augmented Living Space (ALiS). Dieser nutzt anstatt Headsets oder anderen tragbaren Geräten Spatial Augmented Reality, welche bspw. durch Beamer und Lautsprecher implementiert wird. Damit können individuelle, bedürfnisorientierte Funktionen ergonomisch und dennoch immersiv bereitgestellt werden. Hierdurch sollen betroffene Menschen befähigt werden, länger autonom leben zu können, ohne dabei auf tragbare Technik angewiesen zu sein. Ein ALiS gewährt dabei insbesondere eine nutzerzentrierte Unterstützung in den Bereichen der Wahrnehmung, Mobilität, Organisation sowie Medizin und ermöglicht die Herausforderungen des Alltags leichter zu bewältigen. Spatial Augmented Reality ist aktuell ein nur wenig erforschter Ansatz und wird vornehmlich in der Produktion eingesetzt. Daher werden in diesem Beitrag Designanforderungen, Designprinzipien und Design-Features einer Designtheorie formuliert, anhand derer zukünftig ein ALiS für ältere und kognitiv eingeschränkte Menschen mithilfe von Spatial Augmented Reality zielführend gestaltet und eingesetzt werden kann. Zur Definition der nutzerspezifischen und technischen Anforderungen wurde eine zweistufige strukturierte Literaturanalyse sowie eine moderierte Fokusgruppe mit Expert*innen und Anwender*innen durchgeführt. Die entwickelte Designtheorie besteht aus 3 Designanforderungen, 8 Designprinzipien sowie 13 Design-Features und bildet die Grundlage für die Entwicklung eines ALiS-Prototypen. Die wahrgenommene Nützlichkeit der Designtheorie für die Entwicklung eines ALiS wurde durch eine Befragung von Augmented Reality- und Workflow-Management-Experten positiv evaluiert.

Herausforderungen und Handlungsempfehlungen für die VR-basierte Zusammenarbeit mit digitalen Nomad*innen und anderen Remote-Arbeitenden

ZusammenfassungVirtual Reality (VR) Technologien sind weit mehr als bloße Plattformen für Videospiele und Unterhaltung. Sie dienen Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen als Werkzeuge zur Verbesserung der virtuellen Kommunikation und Teamarbeit. Insbesondere bei Mitarbeiter*innen, die in weit verbreiteten Teams arbeiten, kann VR dazu dienen, Probleme zu visualisieren und die Zusammenarbeit zu erleichtern. Viele Unternehmen beschäftigen jedoch nicht nur festangestellte Mitarbeiter*innen, sondern auch Freiberufler*innen und digitale Nomad*innen. Diese sind zwar oft flexibel und gut qualifiziert, jedoch stellen sie Unternehmen auch vor neue Herausforderungen, da ihr Selbstverständnis des Arbeitens oft mit den festen Strukturen der Unternehmen kollidiert. VR Technologien können dazu beitragen, die Zusammenarbeit mit Freiberufler*innen, digitalen Nomad*innen und anderen Remote-Arbeitenden zu erleichtern. Die Herausforderungen und Lösungsansätze, die mit dem Einsatz von VR verbunden sind, wurden jedoch noch nicht systematisch untersucht, obwohl VR-Technologien immer häufiger zum Einsatz kommen. Deshalb werden in diesem Beitrag die Ergebnisse einer systematischen Literaturanalyse zu den Herausforderungen und Lösungsansätzen präsentiert und mit acht Remote-arbeitenden Expert*innen diskutiert. Dazu wurden vier Kategorien von Herausforderungen ermittelt: Organisatorische, unternehmensbezogene, benutzerbezogene und technische Hindernisse. Für jede Kategorie werden entsprechende Handlungsempfehlungen bereitgestellt. Dieser Beitrag bietet erste Einblicke in die Nutzung von VR Technologien zur Verbesserung der Zusammenarbeit von digitalen Nomad*innen und anderen Remote-arbeitenden Freiberufler*innen und zeigt Unternehmen einen innovativen Ansatz auf. Die gewonnenen Erkenntnisse können ebenfalls angewendet werden, um aufkommende Herausforderungen zu identifizieren, zu vermeiden und zu adressieren. Dies verbessert die virtuelle Zusammenarbeit in Unternehmen und unter digitalen Nomad*innen und Freiberufler*innen.

Green und Sustainable Software im Kontext von Software Qualitätsmodellen

ZusammenfassungInsbesondere durch die gegenwärtige Corona-Krise ist der Digitalisierungsdruck gestiegen. Doch Digitalisierung hat auch ihre Schattenseiten, in Form von steigenden Emissionen und einem hohen Bedarf an Energie und Ressourcen. Konzepte wie Green Software, Green in IT und Green by IT sollen ein Bewusstsein für diese Thematik schaffen und dazu beitragen Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Ziel dieser Publikation ist die Untersuchung von Green Software Qualitätsmodellen, welche auf dem Standard ISO/IEC 25010 basieren. Im Rahmen einer Literaturrecherche haben wir Publikationen herausgefiltert, welche im Zeitraum 2011 bis 2020 veröffentlicht wurden und sich mit Green Software und Nachhaltigkeit im Kontext von Softwarequalität (ISO/IEC 25010) beschäftigt haben. Wir haben 7 verschiedene Modelle gefunden, welche Nachhaltigkeit in der folgenden Weise berücksichtigen: als eigenes Konzept von Softwarequalität (2 von 7), als Erweiterung des ISO/IEC 25010 (3 von 7), Nachhaltigkeit im ISO/IEC 25010 bereits enthalten (1 von 7), als Einflussfaktor, aber nicht als Teil der Produktqualität. Ein Modell lässt sich zu mehreren Betrachtungsweisen zuordnen. Fast alle Modelle (5 von 7) adressieren dabei die Dimension der ökologischen Nachhaltigkeit. Soziale Nachhaltigkeit wird in 2 von 7 Modellen angesprochen. Lediglich 1 Modell berücksichtigt zusätzlich ökonomische, technische und individuelle Nachhaltigkeit. Im Kontext von Green und Sustainable Software werden, in den 7 Modellen, die folgenden Kriterien des ISO/IEC 25010 am häufigsten genannt: Performance Efficiency, Usability und Freedom from risk. Unser Beitrag liegt in der Identifikation von Green Software Qualitätsmodellen und dem ausführlichen Vergleich der einzelnen Modelle. Insbesondere analysieren wir, welche Qualitätskriterien des ISO/IEC 25010 als relevant für die Entwicklung von Green und Sustainable Software angesehen werden und wie die einzelnen Modelle Nachhaltigkeit adressieren.

Ausgestaltungs- und Anwendungspotenziale von Virtual und Augmented Reality Technologien im Kontext von Coworking Spaces

ZusammenfassungCoworking Spaces (CSPs) sind geteilte Arbeitsplätze für Selbstständige, Freelancer*innen, Mikrounternehmen und Startups, die Isolation entgegenwirken und zum interdisziplinären Wissensaustausch anregen können. Jedoch existieren auch Barrieren, die Nutzer*innen davon abhalten, zu anderen Coworker*innen Kontakt aufzunehmen, da oft unklar ist, wann und ob jemand zum kreativen Austausch oder zum Anbieten von Hilfe bereit ist. Durch die Covid-19 Pandemie wurde die Unsicherheit bei der gegenseitigen Kontaktaufnahme noch weiter erschwert und viele CSPs mussten zeitweise schließen. Um Barrieren bei der Kontaktaufnahme zu reduzieren und die interdisziplinäre Zusammenarbeit zu fördern, können Informations- und Kommunikationstechnologien eingesetzt werden. Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) sind Technologien, die sich durch einen besonders hohen Grad an Immersion und sozialer Präsenz auszeichnen. Deshalb zeigen wir in diesem Beitrag, wie VR- und AR-Technologien gezielt eingesetzt werden können, um den interdisziplinären Wissensaustausch und Zusammenarbeit sowohl in CSPs als auch ortsunabhängig zu fördern. Dazu präsentieren wir positive Effekte, die durch den Einsatz einer der beiden Technologien im Zusammenhang mit CSPs erzielt werden können und leiten konkrete Gestaltungsempfehlungen für Anwendungsentwickler*innen, Unternehmen sowie Betreiber*innen von CSPs ab. Diese Gestaltungsempfehlungen basieren sowohl auf den neuesten Erkenntnissen aus der Fachliteratur als auch auf Interviews mit Expert*innen aus Forschung und Praxis mit Erfahrung im Bereich CSPs, VR und AR. Unsere Anwendungsszenarien können Entwickler*innen, Unternehmen und Betreiber*innen von CSPs als Grundlage dienen, vom Einsatz beider Technologien zu profitieren.

Kollaboration mit Extended-Reality-Systemen – eine Kategorisierung

ZusammenfassungDie Technologien Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR), die mit dem Überbegriff Extended Reality (XR) zusammengefasst werden, beeinflussen die Möglichkeiten der Kommunikation und Kollaboration grundlegend. Sie können intuitiv als Schnittstelle diverser Informationsquellen genutzt werden und bieten neue Arten der Informationsdarstellung. Extended-Reality-Systeme (XRS) bauen auf diesen beiden Technologien, AR und VR, auf und haben großes Potenzial für ein breites Spektrum an Anwendungsfällen, insbesondere für Kollaborationen.Trotz dieses Potenzials ist bisher oft nicht klar, wann, wo und wie XRS sinnvoll eingesetzt werden können. Dies verzögert Innovationen und die Einführung in Arbeitsprozesse. Bei Entscheidern ist die Abgrenzung zwischen AR und VR teilweise unzureichend bekannt bzw. es fehlt die Terminologie, um die unterschiedlichen Systeme adäquat zu beschreiben. An dieser Stelle setzt diese konzeptuelle Arbeit an. Sie hat zum Ziel, das Verständnis der Anwendungsmöglichkeiten von XRS für Kollaborationen zu erleichtern sowie bei der Terminologie zu unterstützen. Aufbauend auf einer zentralen Taxonomie aus dem Bereich ‚Computer-Supported Cooperative Work‘ (CSCW) wird eine Kategorisierung von XRS für Kollaborationen entwickelt. Ein Vergleich mit bereits bestehenden Taxonomien zeigt die Notwendigkeit einer praktisch anwendbaren und unkompliziert handhabbaren Kategorisierung für die Praxis.Diese Arbeit trägt durch Kategorisierung, Terminologie und Illustrationen, zu einem besseren Verständnis von XRS-Einsatzmöglichkeiten bei. Dazu werden Illustrationen aus dem Umfeld von industriellen Baustellen genutzt.

Anforderungen sicherheitskritischer Dienste an Augmented Reality-Lösungen – Wassertiefenmessung in einem Seehafen

ZusammenfassungAugmented Reality ist eine zunehmend weiter verbreitete Technologie. Die Potenziale in Bereichen außergewöhnlich hoher kognitiver Anforderungen in sicherheitskritischen Kontexten sind bisher allerdings wenig untersucht. Insbesondere Dienstleistungen, die umfassendes Fachwissen voraussetzen, sicherheitskritisch sind und parallel auszuführende Aufgaben erfordern, können durch den Einsatz von Augmented Reality in ihrer Ausführung unterstützt werden. In solchen Dienstleistungen ermöglicht Augmented Reality eine nahtlose Integration wesentlicher Informationen in das Sichtfeld der Nutzenden. Beim Einsatz von Head-Mounted Displays kann zudem eine freihändige Interaktion erfolgen. Diese Arbeit untersucht die nutzerzentrierten Anforderungen an Augmented Reality-Lösungen in einem sicherheitskritischen Bereich im Betrieb eines großen europäischen Seehafens. Konkret geht es um Wassertiefenmessung des gesamten Hafengebiets zur Instandhaltung der Hafeninfrastruktur. Basierend auf elf Think-Aloud-Sitzungen während der Messfahrten, zwei Experteninterviews und zwei Expertenworkshops, wurden fünf Anforderungen an Augmented Reality bei der Wassertiefenmessung abgeleitet, die eine Lösung zur Unterstützung der Dienstleistung erfüllen sollte. Unseres Wissens nach präsentieren wir damit die erste Studie zur Anwendbarkeit und Umsetzbarkeit von Augmented Reality in der maritimen Industrie und identifizieren Anforderungen, die sich auf die weitere Forschung zum Einsatz von Augmented Reality in sicherheitskritischen Umgebungen übertragen lassen.

Entwicklung einer VR-Umgebung zur Exploration von Process-Mining

ZusammenfassungVR-Umgebungen werden bereits in zahlreichen Anwendungsszenarien erfolgreich zur Visualisierung von Daten mit dem Ziel beispielsweise der Lernprozessunterstützung eingesetzt. Dieser Beitrag stellt eine VR-basierte Umgebung für Process-Mining mit dem Ziel der Prozessanalyseunterstützung vor. Die VR-basierte Umgebung ermöglicht, Prozessdaten aus Quellsystemen dynamisch anzubinden und zu laden und diese als ein dreidimensionales Prozessmodell zu visualisieren und zu analysieren. Die VR-Umgebung wurde systematisch basierend auf einer Anforderungsanalyse konzipiert, die aus kommerziellen (2D) Process-Mining Werkzeugen und verwandten Arbeiten aus der Literatur abgeleitet wurde. Bei der Implementierung der Umgebung wurde Wert auf Erweiterbarkeit und Offenheit der Umgebung gelegt. Im Gegensatz zu einer zweidimensionalen Visualisierung ermöglicht die VR-Umgebung für Process-Mining eine verbesserte Exploration der Zusammenhänge zwischen Prozessen und Daten (z. B. Prozesskennzahlen wie Ressourcenauslastung, Durchlaufzeit, Prozessabweichungen).

Virtual Reality als Trainingsmethode: Eine Laborstudie aus dem Industriebereich

ZusammenfassungVirtual Reality (VR) gilt als vielversprechende Technologie, nicht zuletzt deshalb, weil damit komplexe Inhalte vermittelt werden können. Da VR ein hohes Potenzial für Interaktivität und Immersion aufweist, findet die Technologie auch in der Industrie Anwendung, beispielsweise für die realitätsnahe Simulation von Montage- und Instandhaltungsarbeiten. Wissenschaftliche Befunde zur Wirksamkeit des Lernens in industriellen VR-Umgebungen existieren bislang kaum. Es ist daher auch unklar, wie Lerneffekte in virtuellen Umgebungen verbessert werden können. Der vorliegende Artikel untersucht, ob VR-gestütztes Training im Vergleich zu klassischem training-on-the-job (begleitet von einem Tutor) zu einer Steigerung des Lernerfolgs führt. Basierend auf einem VR-Trainingstool zum Erlernen von Montageabläufen wurde eine Laborstudie mit 24 ProbandInnen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass VR-gestütztes Training zwar als weniger anstrengend empfunden wurde, der Lernerfolg jedoch im traditionellen training-on-the-job signifikant besser ausfiel. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden die Chancen und Risiken aktueller VR-Trainingssimulationen diskutiert und konkrete Handlungsempfehlungen zur Steigerung des Lerneffekts formuliert.