//   DIGITALE ZWILLINGE

Die digitale Unterstützung in der Aus- und Weiterbildung im Eisenbahnbereich.

Hier eine Zusammenfassung zum Download.

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Was ist ein Digital Twin, ein Digitaler Zwilling?

 

Ein Digitaler Zwilling bildet ein technisches System möglichst vollständig mit seinen physikalischen, technischen und kommerziellen Eigenschaften als digitales Modell ab. Der Digitale Zwilling muss geeignet sein, die relevante Funktionalität des realen Zwillings möglichst detailgetreu zu simulieren.

Image by Samuel Fyfe
Image by Andrew Karn

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Wie entwickelt IZBTM einen Digitalen Zwilling für die Ausbildung im Eisenbahnbereich?

 

Das Konzept des Digitalen Zwillings bietet einen echten Mehrwert für die Aus- und Weiterbildung in der Fahrzeugtechnik und/oder Instandhaltung im Eisenbahnbereich. Der Ansatz von IZBTM ist es, an Stelle von kostenintensiven 3D-Modellen ein digitales, auf 360°-Panoramen und Touren basierendes und fotorealistisches Modell aufzubauen, in das alle (für die Zielgruppe) relevanten Informationen als aktive Elemente eingebettet werden. Hierbei arbeiten wir eng mit den Verkehrsunternehmen zusammen.

So entsteht ein virtueller Rundgang durch das Fahrzeug, in dem für alle relevanten Bauteile und Vorgänge interaktiv aufrufbare Inhalte wie Animationen, Bedienungsanweisungen, Erklärvideos, 3D-Modelle und Präsentationen enthalten sind.

Die Vorteile des fotorealistischen Modells liegen in

  • hoher Informationsgenauigkeit und -vielfalt durch die

  • Abbildung realer Zustände,

  • farblicher Korrektheit aller Gegenstände,

  • erheblich schnellerer Erstellung als bei einem 3D-Modell,

  • deutlich geringeren Kosten im Vergleich zu einem 3D-Modell

Die Qualität der digitalen Darstellung auf Basis von Panoramen erzielt einen deutlich höheren Detaillierungsgrad als ein klassisches 3D-Modell, da alle Bauteile in ihrem originalen Zustand inklusive Farbgebung, Zusammensetzung und möglicher Besonderheiten abgebildet werden.
Die hochauflösenden Fotografien, erstellt mit einer professionellen Ausrüstung, ermöglichen dynamische Bilder und das Heranzoomen von Beschriftungen und Details selbst in Schattenbereichen der Lok.

 

Das Fahrzeug wird zudem von oben, innen, außen und unten aufgenommen, sodass Perspektiven entstehen, die auf dem Gleis oft nicht möglich sind.
Ein Digitaler Zwilling auf der Basis von 360°-Panoramen und Touren ist trotz des hohen Detaillierungsgrades relativ schnell und kostengünstig zu erstellen. Dadurch eignet sich der Digitale Zwilling von IZBTM auch und vor allem für Fahrzeuge, von denen keine 3D-Daten vorliegen.

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Was bringt ein Digitaler Zwilling in der praktischen Ausbildung?

 

Ein virtueller Rundgang im Digitalen Zwilling erlaubt es, eine möglichst realistische Ausbildung und eine Vor- und Nachbereitung einer Praxisschulung virtuell am Rechner durchzuführen. Dies kann sowohl durch eine aktive Nutzung des Digitalen Zwillings durch einen Ausbilder im Seminarraum als auch durch eine eigenständige Vorbereitung von Schulungsteilnehmern als browserbasierte Web-Anwendung erfolgen. VR-Brillen oder weiteres Zubehör sind nicht erforderlich, die Nutzung erfolgt über einen Bildschirm oder Tablet.
Der Anwender kann sich bei einer Fahrzeugschulung per Maus frei im Fahrzeug in fotorealistischer Darstellung in alle Raumrichtungen bewegen und ausbildungsrelevante Inhalte aufrufen. Gerade in engen Lokomotiven ist es ein erheblicher Vorteil, einen freien und ungehinderten Blick auf alle Komponenten zu haben. In Gruppenschulungen im Fahrzeug ist dies meist nur eingeschränkt möglich.

 

Durch die Nutzung des Digitalen Zwillings können für die Praxisausbildung am Fahrzeug schwierige Situation wie

  • durch Krankheit verhinderte Teilnehmer,

  • zu wenig Platz im Fahrzeug für die Teilnehmer,

  • ungenügend oder stark unterschiedlich vorbereitete Teilnehmer,

  • mangelnde Fahrzeugverfügbarkeit oder

  • wetterbedingte Einschränkungen

in weiten Teilen abgefangen werden. Schulungssteilnehmer werden in die Lage versetzt, sich eigenständig auf eine Schulung vorzubereiten und mit homogenem Vorwissen zur Schulung zu kommen. Erfahrungsgemäß bildet ein inhomogenes Vorwissen eine Herausforderung für Ausbilder, eine für alle Teilnehmer gleichermaßen wirksame Schulung durchzuführen.


Neben der Vorbereitung und Durchführung von Schulungen bildet ein Digitaler Zwilling in der Nachbereitung die Möglichkeit, Lerninhalte einer Praxisschulung später immer wieder am fotorealistischen Modell nachzuvollziehen.

Image by Patrick Federi
Bahnhof

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Exploratives Lernen und Gamification

 

Was befindet sich hinter Klappen im Fahrzeug? Wie rüste ich das Fahrzeug auf? Wo befinden sich welche Hebel und welche Funktion haben diese? Im Digitalen Zwilling können Sie am Bildschirm nicht nur Klappen mit einem Klick öffnen und einen Blick dahinter werfen. Sie bekommen zudem Informationen zu sämtlichen interaktiven Komponenten, die im Vorfeld definiert werden. Für noch mehr Spaß und Effizienz in der Ausbildung können im Digitalen Zwilling ganze Abläufe (z. B. das Aufrüsten einer Lok) trainiert und auch als Wettbewerb im Ausbildungsraum durchgeführt werden.

Suchfunktion

 

Wo befindet sich der Absperrhahn für den Sonderluftbehälter in der Lokomotive? Ein Digitaler Zwilling von IZBTM beinhaltet eine Suchfunktion mit Bezeichnungen aller relevanten Bauteile und Funktionen. Dadurch können sich Anwender Einbauorte und Bezeichnungen von Bauteilen und Baugruppen anzeigen lassen.

Lernumgebung und Lernkontrolle

 

Der Digitale Zwilling von IZBTM ist als web-basierte Anwendung über jeden üblichen Browser aufrufbar. Dies ermöglicht es, den Digitalen Zwilling in digitale Lernmanagementsysteme wie moodle oder RailTrainer von IZBMT zu integrieren. Damit wird es möglich, gruppenspezifisch digitale Zwillinge zur Vor- und Nachbereitung zur Verfügung zu stellen und dem Ausbilder die Nutzung durch den Schulungsteilnehmer anzeigen und gegebenenfalls protokollieren zu lassen. In Kombination mit Fragen zur Lernkontrolle, die im Lernmanagementsystem automatisch ausgewertet werden, kann der Stand des Vorwissens der Teilnehmer einer Schulung vereinheitlicht und vertieft werden. Ziel ist es, dass der Ausbilder in der Praxisschulung weniger Zeit mit grundlegenden Fragen verbringen muss, sondern sich stärker auf Detailthemen und den Transfer von Erfahrungswissen konzentrieren kann.

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Erstellung von Videos mit Digitalen Zwillingen

 

Digitale Zwillinge lassen sich auch zur Erstellung von Schulungsvideos verwenden. Dafür müssen Ausbilder nicht mehr mit einem Kamerateam im echten Fahrzeug drehen, sondern können selbst mit einem einfach gehaltenen Aufnahmeprogramm oder einem Videokonferenzprogramm ohne den üblichen großen Aufwand kurze Schulungsvideos im virtuellen Fahrzeug mit dazu gesprochenen Erklärungen aufnehmen. Je nach Bedarf können Sprecher, Präsentationsfolien, Lehrunterlagen und auch andere Videos mit eingeblendet werden.
Die Erstellung von Videos mit Digitalen Zwillingen eignet sich beispielsweise auch für Online-Schulungen im Rahmen des Regelmäßigen Fortbildungsunterrichts. Durch die einfache Handhabbarkeit des Digitalen Zwillings können kurzfristig Videos erstellt werden, mit denen auf aktuelle Begebenheiten Bezug genommen werden kann.

Image by Yulian Alexeyev
Image by Jp Valery

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Zusammenfassung

Digitale Zwillinge von IZBTM sind fotorealistische virtuelle Rundgänge, in denen sich Anwender frei bewegen können. Die Digitalen Zwillinge enthalten alle ausbildungsrelevanten Inhalte als interaktive Elemente. Ein typisches Anwendungsfeld sind Schulungen zur Fahrzeugtechnik oder Instandhaltung im Eisenbahnbereich. Hier kann ein Teil der Ausbildung virtuell und ohne echtes Fahrzeug erfolgen. Digitale Zwillinge können im Seminarraum zur Unterstützung des Dozenten, als explorative Lerneinheit, für interner Wettbewerbe oder auch als browser-basierte Anwendung zur eigenständigen Vor- und Nachbereitung der Schulungsteilnehmer verwendet werden. In Digitalen Zwillingen können beispielweise aktiv Klappen geöffnet, Hebel umgelegt und  konkrete Abläufe trainiert werden. Für Ausbilder bieten Digitale Zwillinge eine gute Grundlage, selbst ohne großen technischen Aufwand kurze Schulungsvideos erstellen zu können.