Zusammenfassung Augmented Reality (AR) bietet die situationsgerechte Anreicherung einer realen Umgebung mit virtuellen Informationen. Als unterstützendes AR-Hilfsmittel bei Kommissioniertätigkeiten in der Automobilindustrie wurden zwei verschiedene visuell dargebotene trichterartige Tunnelsysteme (Attention Funnel, AF) untereinander und mit einer alleinigen Textdarbietung (Teilenummer) verglichen. Das Fehlerpotenzial sowie visuelle, ergonomische und leistungsbezogene Aspekte bei der Arbeit mit AR-Technologien wurden eruiert. Untersucht wurde das Auftreten von durch Aufmerksamkeitslenkung nicht wahrgenommenen Bereichen im Gesichtsfeld der Probanden bei der Darbietung der visualisierten Zusatzinformationen. Dabei zeigte sich eine signifikant erhöhte Arbeitsleistung mittels Visualisierung der Attention Funnel. Bei der Ermittlung der Aufmerksamkeitsleistung mittels sporadischer Visualisierung von Landoltringen stellten sich signifikant erhöhte Reaktionszeiten bei reiner Textdarstellung im Vergleich zu beiden Tunneln dar. Wurden die Tunnel visualisiert, ergaben sich kürzere Reaktionszeiten, was für die Zweckmäßigkeit der AF als virtuelles Hilfsmittel spricht. Subjektive Beschwerden waren bei der Textdarstellung ohne AF durch Auftreten von Augenschmerzen und -ermüdung sowie in Form von Kopfschmerzen über den Gesamtversuch insbesondere unter Visualisierung von Tunnel B zu verzeichnen. Diese Ergebnisse sprechen für die Notwendigkeit ergonomischer Kriterien unter Berücksichtigung psychischer Aspekte bei der Entwicklung von AR-Technologien: Die Vorteile der Visualisierung von AF wurden hinsichtlich Steigerung der Arbeitsleistung mit Potenzial zur Fehlervermeidung bestätigt. Der vermutete Effekt von Blindheit durch Nichtaufmerksamkeit bei der Darstellung von AF wurde nicht belegt. Ein erhöhtes Unfallrisiko für den Anwender konnte nicht festgestellt werden. Schlüsselwörter
· Augmented Reality
· Belastung
· Beanspruchung
· Aufmerksamkeitsleistung
· augmented reality
· stress
· strain
· attention efficiency
· attention funnel
Einleitung
In den verschiedenen Bereichen der Arbeitswelt steigen die Anforderungen an Mensch und Technik enorm an. Dabei erfordern wachsender Zeit- und Wettbewerbsdruck sowie die gewünschte Steigerung der Produktivität ständig technische Neuerungen und Weiterentwicklungen. Das geschieht unter anderem durch eine optimierte Bereitstellung der in Produktionsprozessen erforderlichen Informationen, die aufgrund der hohen Produktvielfalt und -komplexität beispielsweise bei manuellen Montageprozessen essenziell sind.
Verschiedene Assistenz-Systeme werden in der Industrie auf ihre Möglichkeiten zur Unterstützung des arbeitenden Menschen bei seiner Tätigkeit erforscht. So werden Forschungen mit Anzeigesystemen der Virtual Reality (VR) unter vollständiger Interaktion mit einer künstlichen Realität sowie der Augmented Reality (AR) vorangetrieben bei letzterer stellt sich für den Anwender eine durch Zusatzinformationen erweiterte reale Welt dar. Die mobile Augmented-Reality-Technologie bildet seit einigen Jahren einen Schwerpunkt im Rahmen diesbezüglicher Forschung sowohl weltweit [Dünser et al. 2008, Swan et al. 2005, Zhou et al. 2008] als auch in Deutschland [Friedrich 2004, Regenbrecht 2004, Schreiber & Zimmermann 2011]. Diese Technologie bietet über ein am Kopf getragenes Anzeigeelement (Head-Mounted-Display HMD) eine Möglichkeit für die Darbietung zusätzlicher Informationen. Diese Zusatzinformationen werden direkt im Sichtfeld einer Person eingeblendet. Dadurch können Arbeitsabläufe effektiver gestaltet werden [Alt 2002, Tümler et al. 2008].
Bei den AR-Systemen werden mobile und stationäre Anordnungen unterschieden. Diese Einteilung ist bezüglich der Unterstützung des Werkers bei seiner Tätigkeit bedeutsam. Das mobile System darf ihn während der Ausführung seiner Arbeit nicht einschränken [Senft 2010]. Als Ausgabesysteme sind grundsätzlich Bildschirme, Projektoren, Handhelds (UMPC, Smartphone, PDA) und Head-Mounted-Displays (HMD) geeignet [Völker et al. 2010, Jacko 2009]. Bei HMDs werden außerdem monokulare von binokularen Anzeigegeräten differenziert, bei letzteren ist stereoskopisches Sehen möglich. Weitere wichtige Kenngrößen sind neben Größe und Gewicht des verwendeten Gerätes dessen Darstellungsqualität, die Auflösung, seine Ausrichtung sowie die mögliche Verdeckung von Bereichen des Gesichtsfeldes durch die Bauweise [Hou 2001, Watson & Hodges 1995, Fritsche 2006].
Die Anzeigesysteme werden dabei in videobasierte Geräte (Video-See-Through, VST) und Durchsichtgeräte (Optical-See-Through, OST) unterschieden. Die meisten HMD-Anwendungen kommen unter Verwendung von OST-Technologien in Gebrauch. Dabei wird jedoch immer ein Teil der realen Umgebung im Gesichtsfeld des Anwenders verdeckt. Anwendungsgebiete für diese Technologien finden sich unter anderem in Schlüsselindustrien wie Automobil- und Flugzeugbau, in Werften und im Anlagenbau sowie bei Fabrikplanungen [Reinhart et al. 2003, Fründ et al. 2004], aber auch in medizinischen Bereichen, um bei operativen Eingriffen zusätzliche Informationen über anatomische Strukturen virtuell darzubieten [Navab et al. 2007]. AR kommt in diversen medizinischen Fachbereichen wie (Neuro-)Chirurgie, Innere Medizin, Gynäkologie, Orthopädie, Ophthalmologie sowie Anästhesiologie zum Einsatz und ist Gegenstand aktueller und zukünftiger Forschung [Rolland & Fuchs 2000].
Weitere Anwendungsfelder sind neben Unterhaltungsindustrie, Stadtplanung, Navigation, Innenraumgestaltung, Militär sowie Designbereichen auch der Einsatz in Flugsimulatoren oder für das Astronautentraining [Pfendler 2007, Mizell 2001]. Für Schulen, Industrie und Weiterbildungsstätten werden Anwendungen zu virtuellen Lern- und Schulungsmodellen in verschiedenen Projekten erprobt [Bruns 2003].
Weiterer Forschungsbedarf besteht jedoch neben der technischen Weiterentwicklung vor allem noch hinsichtlich gesundheitlicher Aspekte infolge möglicher Dauerbelastung. Beispielhaft sind in Tabelle 1 die Forschungsgebiete aufgelistet.
Zur Erfassung der körperlichen, geistigen und emotionalen Beanspruchung eignet sich dabei das in der Psychophysiologie angewendete Fahrenbergsche Mehrebenenkonzept, welches das subjektive Erleben und Befinden, physiologische Antwortreaktionen (objektiv messbar) sowie objektive Leistungen einer Person auf drei Ebenen untersucht [Fahrenberg 1969].
In Pilotstudien wurden bereits subjektive Beschwerden der Anwender von AR-Systemen untersucht. Hierbei traten beispielsweise Augenprobleme, Kopfschmerzen oder Ermüdungserscheinungen in den Vordergrund [Kampmeier et al. 2007, Pfendler et al. 2005].
Ziel der vorliegenden Studie war die Objektivierung ergonomischer Gestaltungskriterien eines HMD-basierten Werkerassistenzsystems unter Berücksichtigung von Aspekten der Wirtschaftlichkeit sowie des Unfall- und Gesundheitsschutzes des Anwenders.
Während der Anwendung von Attention Funnel (AF) visuell dargestellter trichterartiger Tunnelsysteme [Biocca 2006] als unterstützendes AR-Hilfsmittel bei der Kommissioniertätigkeit kann eine übermäßige Aufmerksamkeitslenkung zu Fehlern führen. Zur Unfall- und Fehlervermeidung ist die Untersuchung dieses gelenkten Interesses durch den AF hinsichtlich Nichtwahrnehmung von Reizen im Gesichtsfeld des Anwenders erforderlich. Das Auftreten von durch Aufmerksamkeitslenkung nicht wahrgenommenen Bereichen im Gesichtsfeld der Probanden bei der Darbietung visualisierter Zusatzinformationen in Form von Attention Funnel war Gegenstand der Untersuchungen. Durch die Beantwortung der Frage, wie stark der AF die Aufmerksamkeit in eine Richtung lenkt, sollten Rückschlüsse auf den Einfluss des Tunnels auf die Wahrnehmung von Informationen in verschiedenen Bereichen des Sichtfeldes geschlossen werden. Darauf basierend sollte die von der Industrie geforderte Effizienzerhöhung im Hinblick auf bessere Arbeitsleistungen beim Kommissionieren von Teilen sowie auf verbesserte Möglichkeiten zur Fehlervermeidung bei dieser Tätigkeit untersucht werden. Die Effizienz bei dieser Tätigkeit wurde mittels Darstellung verschiedener AF sowohl im Vergleich untereinander als auch zu einer alleinigen Darbietung der Teilenummer als Text erforscht. Dabei wurden Aspekte der Arbeits- und Aufmerksamkeitsleistungen sowie möglicherweise beeinflussende visuelle Kriterien einbezogen. Weiterhin zielten die Untersuchungen auf subjektive Beanspruchungskriterien ab, um die von den Versuchsteilnehmern empfundenen Beschwerden während der durchzuführenden Aufgaben festzustellen und diese bei der Gestaltung der AR-Technologie berücksichtigen zu können.
Folgende Fragen sollten durch diese Untersuchung beantwortet werden:
· Bei welcher Tunnelvisualisierung treten weniger Fehler bei der Arbeit auf?
· Bei welcher Tunneldarstellung kann ein geringeres Fehlerpotenzial hinsichtlich der Lenkung der Aufmerksamkeit festgestellt werden?
· Welche Tunneldarstellung verursacht weniger Beschwerden?
· Welche Tunneldarstellung ist somit geeignet für eine industrielle Anwendung?
Probanden und Methodik
An der Untersuchung nahmen 25 gesunde Testpersonen im Durchschnittsalter von 25,5 ± 4,0 Jahren (20 bis 37 Jahre) freiwillig teil, unter ihnen 13 männliche und 12 weibliche Probanden. Von jedem Versuchsteilnehmer wurde ein Anamnesebogen ausgefüllt. Zu den Ausschlusskriterien gehörten Krankheiten, die das vegetative Gleichgewicht deutlich beeinflussen. Probanden mit Herzinsuffizienz, nicht bzw. schlecht eingestellter arterieller Hypertonie, pathologischen Veränderungen im Ruhe-EKG (z. B. Schenkelblock), manifestem Diabetes mellitus oder bekannter Polyneuropathie waren von einer Teilnahme ebenso ausgeschlossen wie Personen, die unter Therapie von Betablockern oder Alkohol- bzw. Drogenabusus standen. Augenerkrankungen waren ein Ausschlusskriterium in Bezug auf die Benutzung des Head-Mounted-Displays, daher war eine Mindestsehschärfe von 0,63 ebenso Voraussetzung wie das Fehlen größerer Gesichtsfelddefekte. Farbenblindheit hätte ebenfalls zum Ausschluss geführt, wohingegen für die Fragestellung dieser Arbeit eine Farbsinnschwäche toleriert wurde. Das Tragen einer Gleitsichtbrille war ein weiteres Ausschlusskriterium, da mit diesen Sehhilfen gegebenenfalls Informationen auf dem HMD-Display nicht korrekt wahrgenommen werden könnten.
Die Versuche wurden an einem Referenzarbeitsplatz unter standardisierten Laborbedingungen im Virtual Development and Training Centre (VDTC) des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) Magdeburg durchgeführt. Am Arbeitsplatz stand ein Bereich mit vier Regalen zum Kommissionieren zur Verfügung, in dem die Position und Rotation der Testperson mittels eines optischen Outside-In-Tracking-Systems erfasst werden kann. Ein auf Optical-See-Through-Technologie basiertes Head-Mounted-Display (OST HMD Liteye 750A ) wurde als Anzeigegerät für die Kommissionieraufgaben verwendet, es hat eine Auflösung von 800 x 600 Pixeln bei 60 Hz und einen diagonalen Field of View (FoV) von 28°. Das Gewicht liegt bei 80 g. Die Verarbeitung der Visualisierungsdaten erfolgte über einen Auftragsserver, einen Trackingserver und einen Ultra Mobile Personal Computer (UMPC), die über ein Drahtlosnetzwerk miteinander verbunden waren. Durch den UMPC wurden Position und Rotation der am Liteye befestigten Infrarot-Tracking-Marker verarbeitet. Der Auftragsserver erstellte Teilelisten und übermittelte dem UMPC das derzeitig zu kommissionierende sowie das zuletzt entnommene Teil. Die genauen Positionen der entsprechenden Fächer waren auf dem UMPC registriert, anhand dieser und der Tracking-Daten konnte der Tunnel berechnet und auf dem Liteye angezeigt werden.
Der UMPC wurde in einer Tasche an einem Hüftgurt vom Probanden mitgeführt. Da die Tasche sowohl links als auch rechts am Körper getragen werden konnte, war das Anfordern des nächsten Teiles mit der dominanten Hand gewährleistet. Das Gesamtgewicht der Tasche inklusive UMPC (486 g) und Kabeln betrug annähernd 600 g und stellte somit keine große Beanspruchung für den Probanden dar. Vor Beginn der Versuchsreihen wurde ein Probelauf zum Kennenlernen des Ablaufes und der Versuchsumgebung durchgeführt. Jeder Proband erfüllte die Aufgabe der Kommissionierung einer Jobliste mit 15 Teilen, demonstrativ wurde dabei der Tunnel A dargestellt.
Eine Versuchsreihe bestand aus drei Untersuchungsbedingungen, in denen der Proband jeweils für ca. 40 Minuten Teile zu kommissionieren und parallel dazu eine Diskriminierungsaufgabe zu verrichten hatte.
Die Reihenfolge der Teilversuche (Tunnel A, Tunnel B oder ohne Attention Funnel) wurde zuvor festgelegt und war für die einzelnen Versuchsteilnehmer verschieden, um Effekte durch Gewöhnung oder Ermüdung auszuschließen. Die Festlegung der Aufeinanderfolge war vorab von einem Computerprogramm randomisiert worden unter Berücksichtigung einer ungefähren Gleichverteilung auf die Probanden.
Zwischen den einzelnen Versuchsreihen wurde den Probanden eine Ruhephase in Form einer 10-minütigen Pause eingeräumt (Tabelle 2).
Vor Beginn der jeweiligen Teilversuche und nach Beendigung des letzten Versuches galt es, einen Fragebogen zum momentanen subjektiven Befinden auszufüllen. Die Kommissionierung wurde in aufeinanderfolgenden Versuchsreihen mit 2 verschieden gestalteten Attention Funnel (Tunnel A und Tunnel B), die parallel zur Darstellung der Teilenummer (Text) angezeigt wurden, sowie mit einer reinen Texteinblendung der Nummer des zu kommissionierenden Teils durchgeführt (Abbildung 1).
Beim zeitlich parallel verlaufenden Aufmerksamkeitstest handelte es sich um eine Signalerkennungs-/Diskriminierungsaufgabe. Dabei wurden nacheinander insgesamt 80 pinkfarbene Landoltringe mit vier unterschiedlichen Richtungen der Öffnungen (rechts, links, oben, unten) in der Peripherie der Quadranten des Blickfeldes dargeboten, auf die der Proband reagieren musste (Abbildung 2).
Bei der Auswertung der Aufmerksamkeitsreaktionen wurden folgende Parameter berücksichtigt: Gesamtreaktionszeit aus Initiation- und Movement-Time für jeden Landoltring, Anzahl der richtig sowie die Anzahl der falsch angegebenen Ausrichtung der Ringe.
Das Vorhandensein und die Intensität körperlicher Beschwerden wurden anhand eines Fragebogens eruiert. Dieser beinhaltet Symptome des visuellen Systems und des Allgemeinzustandes und wurde für die geplanten Versuche auf zu erwartende Körper- und Empfindungsanzeichen angepasst. Höhere Punktwerte verdeutlichen stärker ausgeprägte Merkmale. Auch bei diesem Fragebogen lässt sich eine Zu- oder Abnahme der Beschwerden im Verlauf beurteilen. Die Bearbeitungsdauer beträgt ca. zwei Minuten.
Die statistische Auswertung wurde unter Anwendung des Programms SPSS 18.0 für Windows durchgeführt. Der t-Test wurde zur statistischen Auswertung bei normalverteilten Variablen verwendet. Lag keine Normalverteilung vor, kamen nach jeweiliger Notwendigkeit der Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test oder die ANOVA-Varianzanalyse (analysis of variance) zum Einsatz.
Das Votum der Ethikkommission der Medizinischen Fakultät der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg liegt vor.
Ergebnisse
Die Probanden wurden zunächst hinsichtlich der ophthalmologischen Leistungen untersucht. Alle Studienteilnehmer wiesen gute Visuswerte auf, Gesichtsfelddefekte wurden nicht festgestellt. Demzufolge wurde kein Teilnehmer von den Versuchen ausgeschlossen.
Die Aufmerksamkeitsleistung wurde anhand des Erkennens von Landoltringen beurteilt. Dieser wurde am äußeren Rand der vier Quadranten des HMD-Displays eingeblendet. Durch das Drücken des Tasters einer Wii-Fernbedienung sollte dieser als gesehen erfasst werden (Initiation Time, IT). Anschließend mussten die Probanden die Öffnungsrichtung des Landoltrings angeben (Movement Time, MT). Die Summe daraus ist ein Maß für die gesamte Reaktionszeit (Reaction Time, RT).
Die durchschnittlichen Messergebnisse dieser Komponenten sind unter Berücksichtigung der Anzeige der Landoltringe in den vier Quadranten in den folgenden Abbildungen dargestellt.
Unter Verwendung von Tunnel B (Abbildung 3) waren bei allen drei Komponenten (Initiation Time 1698,3 / Movement Time 608,6 / Reaction Time 2306,9 ms) die durchschnittlich geringsten Werte gemessen worden, während bei der ausschließlichen Darstellung des Textes (Abbildung 4) die höchsten Zeiten erreicht wurden (1977,5 / 657,9 / 2635,3 ms). Die Werte der Reaktionszeiten bei Tunnel A lagen jeweils zwischen den Ergebnissen von Tunnel B und Text 1875,5 / 640,7 / 2516,2 ms; Abbildung 5).
Ein signifikanter Unterschied in der Reaktionszeit bestand zwischen der Darstellung der Tunnel im Vergleich zur reinen Textdarstellung. IT (p=0,019) und RT (p=0,020) waren signifikant erhöht, während die MT erwartungsgemäß keine bedeutsame Abweichung zeigte.
Eine weitere Komponente der Leistung im Aufmerksamkeitsbereich wurde anhand der Zahl der gemachten Fehler während der Diskriminierungsaufgabe erfasst.
Stimmten die gedrückte Richtung auf dem Steuerkreuz der Wii-Fernbedienung und die Öffnung des zuvor angezeigten Landoltrings nicht überein, wurde dies als Fehler registriert.
Unter Visualisierung von Tunnel A wurde die geringste Fehleranzahl mit insgesamt 55 Fehlern gemessen, bei den beiden anderen Versuchsreihen waren nicht signifikant höhere Fehlerzahlen (Tunnel B: 57, Text: 61) festzustellen, wie in Abbildung 6 dargestellt ist.
Als Parameter der Arbeitsleistung der Probanden wurden sowohl die Anzahl der richtig kommissionierten Teile als auch die der Fehler erfasst. Die Auswertung dieser Leistungsdaten der Kommissionieraufgabe (Gesamtzahl der Teile aus den bearbeiteten Joblisten sowie ermittelte Fehlerzahl) zeigte eine signifikant bessere Arbeitsleistung bei der Verwendung der Attention Funnel. Allerdings war die Anzahl der Fehler bei Tunnel A leicht erhöht, wobei diese Differenz statistisch nicht signifikant ist.
Hinsichtlich der bearbeiteten Teile stellte sich ein signifikanter Unterschied zwischen der Arbeitsleistung unter Verwendung der Attention Funnel im Vergleich zur reinen Textanzeige heraus. Unter Darstellung der Tunnelsysteme wurden nahezu identische Stückzahlen mit 235 (Tunnel A) und 231 (Tunnel B) kommissioniert, ohne Verwendung des Tunnels wurden mit 198 (Text) durchschnittlich weniger Teile bearbeitet. Die Zahl der Fehler (falsch, doppelt oder zu wenig gegriffene Teile) zeigte in den drei Versuchsreihen keinen signifikanten Unterschied, es wurden bei der Darstellung von Tunnel A durchschnittlich mit 2,9 die meisten Fehler gemacht, bei Tunnel B waren es 2,2 und bei der ausschließlichen Textanzeige 2,1.
Die Angaben zu den subjektiven Beschwerden lieferten folgende Ergebnisse: Bei der Darstellung des Textes ohne Tunnel traten mit p = 0,014 signifikant vermehrt Augenschmerzen (AS) auf (Abbildung 6). Weiterhin zeigte sich eine Tendenz zu Augenermüdungserscheinungen (AE, p = 0,063). Bei Tunnel B traten vermehrt Kopfschmerzen auf (p = 0,048). Über den Gesamtversuch von fast vier Stunden ohne Berücksichtigung der Reihenfolge der Visualisierungen stellte sich ein hoch signifikantes Auftreten von Kopfschmerzen (p < 0,001) dar (Abbildung 7). Weiterhin ergaben sich sehr signifikante Unterschiede bezüglich Augenschmerzen (p=0,003) und Augenermüdung (p = 0,002) sowie Signifikanzen bezüglich zeitweisem Unscharfsehen (ZUS, p = 0,038) und Druckgefühl am Auge (DGA, p =0 ,033). Diskussion
Die Augmented Reality stellt in Deutschland und vielen anderen Ländern weltweit einen aktuellen Forschungsschwerpunkt dar, sie wird in zahlreichen Bereichen von Industrie über Medizin, Architektur, Militär und Marketing bis hin zur Unterhaltung und anderen Gebieten angewendet und weiterentwickelt. AR soll beispielsweise als unterstützende Technologie in der Automobilindustrie verwendet werden, um bei der Bewältigung heutiger Herausforderungen in Produktionsprozessen zu helfen. Mittels AR wird eine reale Situation durch Darstellung virtueller Informationen anhand von computergesteuerten Anzeigegeräten ergänzt, wodurch sich die Möglichkeit zur Interaktion des Anwenders mit den realen und virtuellen Elementen in Echtzeit ergibt.
Für die Versuchsreihen zu dieser Arbeit wurden zwei Attention Funnel-Darstellungen auf dem Ausgabegerät mit verschiedener Breite und unterschiedlicher Anzahl der dargestellten Ringe untereinander sowie mit einer Darstellung ohne Tunnel (alleinige Textanzeige) verglichen. Die Untersuchung der Aufmerksamkeit galt der Wahrnehmung peripherer Objekte, was bei einem realen Fabrikeinsatz bedeutsam ist und Aspekte der subjektiven Beanspruchung sowie des Gesundheitsschutzes beinhaltet. Anhand von randomisiert eingeblendeten Landoltringen an verschiedenen Stellen des Blickfelds wurde diese Aufmerksamkeitsleistung eruiert.
Die Primäraufgabe der Probanden simulierte dabei den mehrstündigen Einsatz eines HMD bei der Kommissionierung von Kleinteilen in der Automobilindustrie.
Die Verwendung eines optimierten AR-Systems erwirkt durch Effizienzverbesserung und Parallelisieren von Tätigkeiten eine Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit und damit der Leistung [Alt 2002, Reif 2009]. Dies zeigt sich beispielsweise bei Kommissioniertätigkeiten unter Einsatz von AR-Technologie in verkürzten Auffindungszeiten von Lagerorten und damit erhöhten Leistungen beim Kommissionieren entsprechender Teile. Weiterhin ist ein hohes Potenzial zur Fehlervermeidung zu erkennen.
Zur Optimierung des verwendeten AR-Systems wurden die drei beschriebenen Darstellungsformen am HMD (Tunnel A und B sowie Text) auch in Bezug auf die Leistungen der Versuchsteilnehmer verglichen. Die erhobenen Leistungsdaten aus Teile- und Fehlerzahl ergaben eine signifikant höhere Arbeitsleistung bei der Verwendung der Attention Funnel sowie eine statistisch nicht signifikant geringere Fehlerzahl bei Tunnel B sowie bei der reinen Textdarstellung. Dies zeigt die Überlegenheit der AF hinsichtlich der Arbeitsleistung gegenüber der alleinigen Visualisierung der Teilenummer auf. Eine Tendenz zur Fehlervermeidung kann in der Darstellung mit reduzierter Tunneldichte gesehen werden.
Eine signifikante Differenz der Reaktionszeiten wurde zwischen der Darstellung der reinen Textdarstellung im Vergleich zu beiden Tunneln ermittelt, es waren bei der ausschließlichen Visualisierung des Textes höhere Zeiten gemessen worden. Daraus lässt sich schließen, dass bei der alleinigen Anzeige der Teilnummern die Aufmerksamkeit auf das Lesen des Textes gerichtet ist und somit Verzögerungen verursacht. Der AF kann folglich als nützliche Visualisierungsform gewertet werden.
Ein Effekt von Blindheit durch Nichtaufmerksamkeit konnte nicht ermittelt werden, es wurden weder erhöhte Reaktionszeiten noch vermehrt Fehler durch Aufmerksamkeitslenkung nachgewiesen. Folglich besteht kein erhöhtes Unfallrisiko durch einen Effekt von gelenkter Aufmerksamkeit bei der Darstellung von AF am HMD.
Während der Versuchsreihen vorangegangener Arbeiten mit HMDs traten mitunter Beschwerden wie Kopf- und Augenschmerzen auf [Senft 2010, Roggentin 2009, Böckelmann 2011]. Dies deutet auf die Notwendigkeit einer verbesserten Gestaltung der HMDs hinsichtlich Tragekomforts und Gewicht hin, wobei hier die Untersuchung ophthalmologischer sowie beanspruchungsbezogener Aspekte im Vordergrund stehen sollte.
Die Ergebnisse des Beschwerdefragebogens zeigen die subjektive Beanspruchung der Probanden auf. Dabei stellten sich bei der Auswertung der angegebenen Beschwerden über den Gesamtversuch unabhängig von der Reihenfolge der drei verschiedenen Visualisierungen vor allem Kopfschmerzen dar. Ebenso traten vermehrt Augenschmerzen und -ermüdungserscheinungen sowie Druckgefühl am Auge und unscharfes Sehen auf. Dies bestätigt die Angaben von Probanden vorangegangener Langzeitversuche zur Anwendung von AR [Roggentin 2009, Rottenkolber 2002, Schega et al. 2011]. Die Beurteilung der einzelnen Versuchsreihen ergab bei der Textdarstellung ohne AF das gesteigerte Eintreten von Augenschmerzen und -ermüdung. Bei Tunnel-B-Darstellung stellten sich vermehrt Kopfschmerzen ein. Hier könnte eine weiter optimierte Darstellung der AF womöglich die subjektiven Beschwerden künftig reduzieren.
Ein bedeutsamer Aspekt liegt im Zusammenspiel von Konvergenz und Akkommodation der menschlichen Augen mit dem Akkommodations-Konvergenz-Konflikt in virtuellen Umgebungen [Veron et al. 1990]. Bei Akkommodation werden durch Brechkraftveränderungen Objekte in verschiedenen Entfernungen scharf auf der Netzhaut abgebildet [Kohnen et al. 2008]. Die Akkommodationsdifferenz (AD) bedingt womöglich durch ständige Veränderungen von Akkommodation und Konvergenz die Augenbeschwerden unter der Verwendung von HMDs. Bei der Darstellung der AF muss der Anwender allerdings die einzelnen Ringe nicht genau fokussieren, also scharf stellen. Somit sind weniger Akkommodationsänderungen notwendig, der Blick richtet sich ständig auf das Zielobjekt in der Ferne. Beim Lesen der Textdarstellung muss der Anwender hingegen auf diese fokussieren, um Zahlen und Buchstaben lesen zu können. Unter Umständen sind damit die weniger stark ausgeprägten Augenschmerzen bei Darstellung der AF im Gegensatz zur alleinigen Textanzeige zu begründen. AF bieten auf diese Weise die Reduktion asthenopischer Beschwerden, wenn auch bei Tunnel B vermehrt Kopfschmerzen auftraten. Weitere Untersuchungen zu diesem Aspekt in Gegenüberstellung zu konventioneller Tätigkeit sind anzustreben.
Ergonomische Gestaltungskriterien (nicht nur von AR-Systemen) ermöglichen eine Entlastung des Anwenders. Arbeitsprozesse werden durch Parallelisierung von Informationsaufnahme, Arbeitsaufgaben und Nebentätigkeiten effizienter bewerkstelligt. Somit können Fehler im Arbeitsablauf vermieden sowie krankheitsbedingte Arbeitsausfälle reduziert werden [Luczak et al. 2004, Schlick 2010, Schwerdtfeger et al. 2007].
Eine Zentrierung auf anwenderbezogene Aspekte ist bei der Entwicklung von AR-Technologien für den industriellen Gebrauch unabdingbar, um die Vorteile dieser Systeme optimal an die Erfordernisse der Anwender sowie die Arbeitsprozesse anzupassen. Hier besteht noch ein erheblicher Forschungsbedarf.
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