Mixed Reality für Architekten, Ingenieure und Bauunternehmer der AEC-Branche

Was ist die Microsoft HoloLens?

Microsoft HoloLens ist ein tragbarer, in sich geschlossener holographischer Computer. Das Gerät verfügt über ein durchsichtiges, holographisches Display und fortschrittliche Sensoren, die die physische Umgebung abbilden. Mit HoloLens können Nutzer mit 3D-Hologrammen interagieren, die in die reale Welt eingeblendet werden. In dieser Mixed Reality-Umgebung können Nutzer Hologramme an physische Objekte anheften und anhand von GGV-Befehlen (Gesture, Gaze und Voice - Geste, Blick und Stimme) mit Daten interagieren.

Was ist Mixed Reality?

Mixed Reality umfasst sowohl die rein virtuelle als auch die reale Umgebung. Im Kontext der Baubranche und der BIM-Modellierung ist dies die Phase, in der digitale und reale Inhalte koexistieren, wo die architektonische Gestaltung mit der Realität kollidiert und Konstruktionsteams digitale Inhalte in physische Objekte umwandeln. Sie hilft Nutzern effizient, physische und digitale Informationen sowie deren räumliche Beziehungen zueinander zu interpretieren.

Realitäts-Virtualitäts-Kontinuum, Paul Miligram (1)

In der heutigen Praxis hängen die Interpretation digitaler Inhalte und deren Übersetzung in reale Objekte sehr stark vom räumlichen Verständnis des Nutzers ab. Dies ist ein fehleranfälliger Prozess, der hochqualifizierte Arbeitskräfte erfordert. Interpretationsfehler sind während der Entwurfs- und Konstruktionsphase üblich und führen oft zu schlechter Qualität, Budgetüberschreitungen und Verzögerungen im Zeitplan.

Die Visualisierung digitaler Inhalte als Hologramme im Kontext der physischen Welt schließt die Lücke zwischen Virtualität und Realität und beseitigt Ineffizienzen im aktuellen Workflow. Während unsere physische Welt begrenzt ist, bietet Mixed Reality darüber hinaus die Möglichkeit einer unendlichen Umwelt, in der zusätzliche Daten wie Zeitpläne, Spezifikationen und Simulationen in die Welt eingeblendet werden können, so dass eine hyperreale Umgebung geschaffen wird.

3D-Visualisierung Realität werden lassen

Der Übergang in den letzten Jahren von 2D-Dokumenten zur 3D-BIM-Modellierung war eine natürliche Entwicklung, die die Kommunikation und Koordination zwischen den Teams verbessert hat. 3D-Modelle sind heutzutage üblich, aber die Interaktion mit volumetrischen Daten hinter einem 2D-Bildschirm ist nach wie vor sehr begrenzt. Mixed Reality und holographische Technologie machen es möglich, die Modelle aus dem Bildschirm herauszuholen, und ermöglichen es den Nutzern, Entwurfsdaten intuitiver zu nutzen und mit diesen zu interagieren.

Durch die Nutzung des 3D-Modells werden die Daten darüber hinaus allen zugänglich gemacht, indem eine natürliche Möglichkeit geboten wird, den Entwurf zu erleben und zu verstehen. Während Architekten dank jahrelanger Ausbildung und Praxis ihre Entwürfe möglicherweise in 3D visualisieren können, fällt es anderen Beteiligten schwer, sie zu entziffern. Durch die Verwendung der Mixed Reality können die Beteiligten um den Entwurf in echtem 3D herumgehen und ihn studieren, ohne dass ein Experte sie anleiten und ihnen seinen Standpunkt diktieren muss.

Die Mixed Reality bewegt sich entlang des Realitäts-Virtualitäts-Kontinuums und macht den Entwurfs-/Bau-/Betriebs-Workflow viel effizienter. Bei einigen Entscheidungen oder spezifischen Aufgaben wird eine reale „unmodellierte" Welt als visueller Input benötigt. Bei anderen Aufgaben ist eine gemischte Realität - eine „teilweise modellierte Welt" - oder sogar ein vollständig immersiver Virtual Reality-Modus ideal. Mit Mixed Reality kontrolliert der Nutzer die „Mischung" und kann sie entsprechend der Aufgabenerfordernisse anpassen.

Sich entlang des Realitäts-Virtualitäts-Kontinuums bewegen: Hier wird ein Trimble SketchUp-Modell mithilfe von Microsoft HoloLens angezeigt. Um den Entwurf optimal zu erkunden und zu erleben, können die Beteiligten zwischen einer holographischen Tabletop-Ansicht und einem immersiven Ansichtsmodus wechseln.

Mixed Reality und holographische Technologien verbessern außerdem die räumlich entfernte Zusammenarbeit. Die Fähigkeit 3D-Hologramme mit räumlich entfernten Beteiligten zu teilen, einschließlich der Position und des Blickwinkels der Beteiligten, verbessert die Effizienz der Kommunikation und Zusammenarbeit.

Räumlich entfernte Zusammenarbeit: Hier werden Trimble Connect-Daten mit Remote-Nutzern geteilt. Mithilfe der holographischen Technologie von Microsoft HoloLens erleben die Remote-Teams die „räumliche Präsenz" des Entwurfsmodells, teilen Ansichten, Positionen und Blickbewegungsinformationen und kommunizieren über echte 3D-Hologramme.

Vereinfachung des nahtlosen Übergangs

Bei jedem Bauprojekt geht es darum, den Entwurf in die Realität umzuwandeln und abstrakte Ideen in physische Objekte zu übersetzen. Da jedes Projekt einzigartig, ortsspezifisch und arbeitsbasiert ist, wird eine intensive und genaue „Übersetzung" der Entwurfsinformationen benötigt.

Der aktuelle Übersetzungsprozess ist ein fortwährender Kampf. Er ist von Natur aus sehr komplex und lässt nur wenig Raum für Fehler, da eine falsche Interpretation von Daten oft zu kostspieligen Fehlern, Qualitätsproblemen und Nacharbeiten führt. Digitale 3D-Modelle lassen die Daten weniger abstrakt erscheinen und helfen dabei, die Entwurfsabsichten zu verdeutlichen, wobei jedoch nach wie vor eine klare Grenze zwischen Entwurf und Ausführung besteht.

Die Mixed Reality-Technologie lässt die Grenze verschwimmen. Mit Mixed Reality werden die Entwurfsdaten in die physische Umgebung eingeblendet, wodurch die Notwendigkeit einer Übersetzung minimiert und die einer subjektiven Interpretation reduziert wird. Der Nutzer visualisiert den Entwurf im Kontext und kann die benötigten Maßnahmen in Echtzeit besser verstehen, damit interagieren und diese durchführen. Das unmittelbare visuelle Feedback macht den Prozess der Produktionskontrolle effektiver und zeigt jede Abweichung in Echtzeit auf.

Nahtlose Übersetzung: Ein holographisches 3D-BIM-Modell von Trimble Connect wird vor Ort mithilfe von Microsoft HoloLens visualisiert.

Wie Mixed Reality die Integration und Zusammenarbeit unterstützt

Um in Zukunft effizienter arbeiten zu können, müsste die AEC-Branche die Kommunikation verbessern und die Integration von Unternehmens-Workflows erleichtern. Die Silo-Struktur mit ihrer Notwendigkeit, Daten neu zu erstellen, wenn von einer Phase zur nächsten übergegangen wird, weist nach wie vor gravierende Ineffizienzen auf. Methoden zur Projektabwicklung wie IPD (integrierte Projektdurchführung) und Technologieveränderungen wie 3D-BIM-Modellierungsservices unterstützen diesen Trend und verbessern Projektqualität, Kosten und Zeitplan.

Mixed Reality stützt die Integration und Zusammenarbeit entalng dreier Hauptachsen:

Achse der Projektphase: Vom Entwurf zum Bau (und Betrieb)

Entlang dieser Achse erweckt Mixed Reality 3D-Daten zum Leben und stellt den Nutzern Informationen zur Verfügung, ohne das Datenformat ändern oder anpassen zu müssen. Ein abgesegnetes 3D-BIM-Modell kann im Kontext projiziert werden, um die Bauteams vor Ort und später die Gebäudemanagement-Teams anzuleiten, wenn erforderliche Änderungen oder Wartungsarbeiten evaluiert werden müssen.

Achse vom Digitalen zum Physischen

Die holographische Anzeige ist nicht auf 3D-Modelle beschränkt. Mithilfe von Microsoft HoloLens können vielschichtige Datensätze als Hologramme in die reale Welt eingeblendet werden. Eine Teilliste enthält 2D-Dokumente, Energieanalyse, Lichtsimulation, Akustik, Entwurfsdaten und Metadaten der Ausstattung. Eine derartige Präsentation der Daten verbessert die Kommunikation und stärkt das Vertrauen in die Entscheidungsfindung.

Achse vom Büro zur Baustelle: Vom Entwurf zum Bau, vom Bau zum Entwurf

Der Austausch aktueller Entwurfsdaten mit den Teams vor Ort ist in einer dynamischen Bauumgebung von entscheidender Bedeutung. Mithilfe der Mixed Reality-Technologie können Bauteams auf geolokalisierte und kontextbasierte Daten zugreifen, die in das sie umgebende physische Umfeld projiziert und darin verankert werden können. Die Fähigkeit, die physische Umgebung wie nach der Ausführung (as-built) abzubilden, unterstützt die Kommunikation zwischen Baustelle und Büro und vervollständigt die Vom-Bau-zum-Entwurf – Vom-Entwurf-zum-Bau-Schleife.

Die Zukunft von Mixed Reality in der AEC-Branche

Mixed Reality wird in den nächsten Jahren erheblichen Einfluss auf die AEC-Branche haben. Die Technologie geht auf einige der größten Ineffizienzen der Branche in der Entwurfs-, Bau- und Betriebsphase ein. Mit integrierter hochwertiger Konstruktionslayout-Software und mithilfe von 3D-BIM-Modellen als Hauptdatenquelle verbessert Mixed Reality die Kommunikation, strafft die Workflow-Integration und ermöglicht die Zusammenarbeit in Echtzeit mit Remote-Teams.

Natürlich kann man die Vorteile der Mixed Reality-Technology mit Worten beschreiben, man muss sie aber aus erster Hand erleben, um das enorme Potential erfassen und begreifen zu können, wie sie die AEC-Branche transformieren kann.

Quelle: 

(1) Milgram, Paul; H. Takemura; A. Utsumi; F. Kishino (1994). "Augmented Reality: A class of displays on the reality-virtuality continuum" (pdf).