2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 189 Die deutschlandweit erste interaktive VR-basierte Schulungssoftware im Baugewerbe: TOUGH Berna Top, M. Sc. HOCHTIEF PPP Solutions GmbH & TOUGH Training GmbH, Essen Zusammenfassung Die Baubranche ist eine der risikoreichsten Branchen, in der viele Unfälle und Verletzungen auftreten. Um die Sicherheit am Arbeitsplatz zu verbessern und das Risiko von Unfällen zu minimieren, kann die Verwendung von Schulungen basierend auf einem Gaming-Ansatz einen wichtigen Beitrag leisten. Hierbei wird die Technologie der Computerspiele für reale Zwecke, nämlich die Aus- und Weiterbildung genutzt - sei es am Desktop beim Durchlaufen verschiedener Szenarien. Und zusätzlich durch den Einsatz von Virtual Einsatz (VR). Dies ermöglicht den Mitarbeitenden, gefährliche Situationen in einer sicheren virtuellen Umgebung zu simulieren und sich so auf reale Situationen vorzubereiten. Die Effektivität der Schulungen und das Behalten der Schulungsinhalte wird hierdurch deutlich erhöht, getreu dem Motto ERLEBEN - ERLERNEN - ANWENDEN. Am Beispiel der Straßenwärter und deren Tätigkeit im Verkehrsraum wird dies erläutert. Vor allem für neue Mitarbeiter oder Auszubildende sind Schulungen im Verkehrsraum praktisch undenkbar. Durch digitale Schulungen mit VR können im Vergleich zum rein theoretischen Frontalunterricht - den Teilnehmern ein realistischeres und immersiveres Trainingserlebnis bieten. Durch die interaktive Natur der Gaming-basierten Schulungen können die Teilnehmer außerdem ihr Verständnis für Arbeitsstellen, Verkehrsregeln und -verhalten verbessern. Eine genauere Erläuterung der Problematik und ein direkter Ansatz zur Lösung dieses Problems und zur Verbesserung des Fachkräftemangels wird in diesem Artikel anhand des Berufes der Straßenwärter genauer erklärt. 1. Die grundlegende Herausforderung Sicherheit am Arbeitsplatz ist ein wichtiges Thema in allen Branchen. Insbesondere für Berufe in der Baubranche mit hohem Risiko für Unfälle oder Verletzungen ist die Sicherheit am Arbeitsplatz von entscheidender Bedeutung. Die Arbeitsbedingungen auf Baustellen sind oft gefährlich und es ist wichtig, dass die Mitarbeiter regelmäßig geschult werden, um ihre Sicherheit zu gewährleisten. Allerdings haben viele Bauarbeiter Schwierigkeiten, regelmäßige Schulungen zu besuchen, da sie oft an verschiedenen Standorten arbeiten und es schwierig ist, alle Mitarbeiter zur gleichen Zeit an einem Ort zu versammeln. Zudem sind die Schulungen überwiegend theoretisch, praktische Übungen sind nahezu undenkbar. Neben der Verbesserung der Sicherheit am Arbeitsplatz kann die Verwendung von digitalen Schulungen, speziell der Verwendung von VR-Schulungen, auch zur Lösung des Fachkräftemangels in der Baubranche beitragen, da es in vielen Branchen und Berufsfeldern nicht genügend qualifizierte Fachkräfte gibt, um offene Stellen zu besetzen. Dies kann zu einer Vielzahl von Problemen führen, wie z. B. Einschränkungen des Wachstums von Unternehmen oder einer erhöhten Arbeitsbelastung für bestehende Mitarbeiter. Ein Beispiel für einen Beruf, der von Fachkräftemangel betroffen sein kann, ist der Straßenwärter. Straßenwärter sind für die Instandhaltung von Straßen und Autobahnen verantwortlich und müssen ein breites Spektrum an Fähigkeiten haben, wie z. B. Kenntnisse in der Verkehrssteuerung, Straßenbau und -reparatur, Winterdienst, etc. In einigen Regionen kann es schwierig sein, qualifizierte Straßenwärter zu finden, insbesondere in ländlichen Gebieten oder in Zeiten von Hochkonjunktur. Sowohl der Mangel an qualifiziertem Personal, als auch der erhöhten Notwendigkeit von weiteren Maßnahmen zur Steigerung der Sicherheit der Mitarbeitenden kann dazu führen, dass die Instandhaltung von Straßen und Autobahnen vernachlässigt wird, was wiederum zu Sicherheitsproblemen für Verkehrsteilnehmer führen kann. Um die Instandhaltung von Straßen und Autobahnen zu gewährleisten und die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer zu gewährleisten, ist es oft notwendig, dass Unternehmen und Regierungsbehörden innovative Lösungen finden, um den Mangel an qualifizierten Straßenwärtern in ländlichen Gebieten oder in Zeiten von Hochkonjunktur zu überwinden. Um diesen grundlegenden Problemen entgegenzuwirken werden digitale Schulungen mithilfe von Virtual Reality angeboten, die den Mitarbeitern ein realistisches und 190 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Die deutschlandweit erste interaktive VR-basierte Schulungssoftware im Baugewerbe: TOUGH interaktives Schulungserlebnis bieten soll. Um die Notwendigkeit für die Einführung solcher Schulungen genauer zu beurteilen, wird im weiteren Artikel über die Vorteile und Möglichkeiten der Computer- und Gaming Technologie in Schulungen zur Verbesserung der Sicherheit von Arbeitern, mit besonderem Bezug auf die Sicherheit von Straßenwärtern, erläutert. 2. Lösungsansatz Die Gaming basierte Schulung ist eine beeindruckende Technologie, die in den letzten Jahren immer beliebter geworden ist. Die Möglichkeiten, die die Schulung mit Hilfe der Computer- und Gaming Technologie bietet, sind vielfältig, insbesondere im Bereich der Schulungen. Im Verkehrswesen ist dies eine besonders wichtige Schulungsmethode, da es lebenswichtige Fähigkeiten vermitteln kann, die für die Sicherheit im Straßenverkehr unerlässlich sind. Auszubildende können durch die Nutzung von VR eine realitätsnahe Erfahrung erleben, ohne tatsächlich auf der Baustelle zu sein. Das bedeutet, dass sie gefährliche Situationen wie Unfälle sicher erleben können, ohne dabei einem Risiko ausgesetzt zu sein. Darüber hinaus können sie lernen, wie man in unerwarteten Situationen reagieren muss, ohne dabei ihre eigene Sicherheit oder die Sicherheit anderer zu gefährden. Allgemein betrachtet sind digitale Schulungen kostengünstiger und effektiver als herkömmliche Schulungsmethoden. Schulungen mit echten Fahrzeugen oder an realen Baustellen und Schulungen mit einer großen Anzahl von Schülern sind oft nicht möglich oder sehr teuer und können aufgrund von begrenzten Ressourcen nur bedingt angeboten werden. Mit digitalen Schulungen, beispielsweise zu nennen ist die Durchführung von VR-Schulungen, können mehr Schüler gleichzeitig geschult werden, ohne dass zusätzliche Ressourcen benötigt werden. Darüber hinaus können diese Schulungen zu weiteren Verbesserungen beitragen. Im Falle des Straßenbaus trägt die Verwendung zur Verbesserung der Arbeitstätigkeiten bei. Die Teilnehmer können lernen, wie ihre Arbeitsprozesse in der Realität durchgeführt werden müssen und wie sie Risiken erkennen und vermeiden können. Dies trägt weiterhin dazu bei, Unfälle und Verletzungen zu vermeiden und die Sicherheit im Straßenverkehr insgesamt zu verbessern. Die Abbildung 1 veranschaulicht ein exemplarisches Gefahrenszenario in der realen Welt, das im Rahmen einer Schulung dargestellt wird. Hierbei können die Teilnehmer die potenziellen Gefahren, die durch die Annäherung eines LKW in hoher Geschwindigkeit entstehen können, erleben und daraus entsprechende Schlüsse ziehen. Diese Methode der Darstellung von Gefahrenszenarien in realistischen Lerneinheiten kann dazu beitragen, das Verständnis für potenzielle Risiken zu verbessern und damit das Sicherheitsbewusstsein zu erhöhen. Durch die interaktive Natur der VR-Schulungen und der digitalen Schulung im Allgemeinen, können die Teilnehmer außerdem ihr Verständnis für bestimmte Regeln und Verhalten verbessern, welche ebenfalls eine Verringerung der Gefahren auf der Baustelle bedingen. Abb. 1: Darstellung eines Gefahrenszenarios durch einen herannahenden LKW in virtueller Welt verglichen mit den Folgen eines Lastkraftwagens bei einem realen Unfall Abgesehen von der Verbesserung der Sicherheit der Schulungsteilnehmer können digitale Schulungen dazu beitragen, den Fachkräftemangel zu bekämpfen und die Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen zu steigern. 59 Prozent der Lehrenden bewerten digitale Lernformen als förderlich für die Attraktivität der Bildungseinrichtung und als motivierend für die Teilnehmer. [1] Digitale Schulungen haben sich als wirksames Mittel erwiesen, um Mitarbeiter schnell und effektiv auf neue Technologien, Verfahren und Fähigkeiten zu schulen. Diese Form der Schulung bietet Unternehmen die Möglichkeit, vorhandene Mitarbeiter besser zu qualifizieren und für offene Stellen geeignet zu machen. Die schnelle und effiziente Schulung durch digitale Schulungen kann dazu beitragen, dass Mitarbeiter auf dem neuesten Stand bleiben und in der Lage sind, den sich ständig ändernden Anforderungen des Arbeitsmarktes gerecht zu werden. Ein weiterer Vorzug, der sich aus der Möglichkeit ergibt, neue Fähigkeiten über digitale Schulungsmethoden zu erwerben, besteht darin, die Bindung der Mitarbeiter an das Unternehmen zu erhöhen. Zudem erhöhen zeitgemäße, bedarfsgerechte und individuelle Schulungen die Mitarbeiterzufriedenheit und -motivation. Somit trägt die Erweiterung der Qualifikationen von Mitarbeitern zu einer Steigerung der Flexibilität und Anpassungsfähigkeit von Organisationen bei, die dadurch besser in der Lage sind, auf sich verändernde Anforderungen des Marktes zu reagieren. Es ist folglich anzunehmen, dass die Förderung von Weiterbildungsmöglichkeiten für Mitarbeiter eine lohnende Investition für Organisationen darstellt. Die Flexibilität von digitalen Schulungen ermöglicht es den Mitarbeitern, ihre Fähigkeiten und ihr Wissen in ihrer Freizeit zu erweitern und somit ihre Karriereentwicklung zu fördern. Zusätzlich dazu können digitale Schulungen auch dazu beitragen, den Einstellungsprozess von neuen Mitarbeitern zu erleichtern. Unternehmen können sich auf die Einstellung von Kandidaten konzentrieren, die zwar möglicherweise weniger spezifische Fähigkeiten besitzen, aber durch digitale Schulungen schnell auf die Anforderungen der Stelle vorbereitet werden können. Dies kann dazu bei- 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 191 Die deutschlandweit erste interaktive VR-basierte Schulungssoftware im Baugewerbe: TOUGH tragen, den Pool der qualifizierten Bewerber zu erweitern und eine schnellere Einstellung zu ermöglichen. Insgesamt lässt sich sagen, dass digitale Schulungen eine wirksame Methode zur Weiterbildung von Mitarbeitern sind und Unternehmen dabei helfen können, ihre Mitarbeiter besser zu qualifizieren und auf die sich ändernden Anforderungen des Arbeitsmarktes vorzubereiten. Die Flexibilität von digitalen Schulungen ermöglicht es Mitarbeitern, ihre Karriereentwicklung voranzutreiben und Unternehmen, ihren Einstellungsprozess zu optimieren. Die dargestellten Vorteile der digitalen Schulungen im Vergleich zu herkömmlichen, stark theoretisch ausgerichteten Schulungen wurden bereits in der Forschung empirisch nachgewiesen. Wie in Abbildung 2 zu erkennen ist, lässt sich durch die Verwendung von VR eine Verringerung der zu erbringenden Zeit zum Erlernen neuer Inhalte feststellen. In Zahlen ausgedrückt lassen sich Lerninhalte mittels VR binnen 29 Minuten erlernen, während beim klassischen Frontaltraining gleiche Ergebnisse erst nach 120 Minuten erlernt wurden. Nicht nur wurde durch VR die aufzubringende Zeit zum Erlernen neuer Inhalte gekürzt, ebenfalls wurde eine Erinnerungs-Rate von den erlernten Inhalten von 75 % erzielt. Vergleichsweise dazu liegt die Erinnerungsrate von anderen Lernmethoden deutlich niedriger (Vorträge 5 %, Lesen 10 % und audiovisuelles Lernen 20 %). [3] Zuzüglich dazu waren Lernende die mit VR geschult wurden, bis zu 275 % zuversichtlicher, das Gelernte nach der Schulung umzusetzen. [2] Es konnte also festgestellt werden, dass digitale Schulungen eine höhere Effektivität und Nachhaltigkeit in der Wissensvermittlung aufweisen, da sie oft eine aktive und interaktive Teilnahme der Teilnehmer ermöglichen. Abb. 2: Aufgewendete Zeit zum Erlernen neuer Inhalte mit Hilfe von VR im Vergleich zu E-learning oder klassischem Frontaltraining in Anlehnung an PwC (2020) [2] 3. Das Konzept digitaler Schulungen Digitale Schulungen sind eine effektive Möglichkeit, um Menschen zu trainieren, ohne dass sie physisch anwesend sein müssen. Sie sind besonders in der heutigen Zeit sehr relevant, da immer mehr Unternehmen auf Remote-Arbeit umstellen und die Flexibilität und Mobilität von digitalen Schulungen schätzen. Die Durchführung von digitalen Schulungen erfordert eine sorgfältige Planung und Umsetzung bestimmter Schritte. Zunächst ist es von Bedeutung, ein passendes Thema oder einen geeigneten Schulungsplan auszuwählen, der den Bedürfnissen der Lernenden entspricht. Hierbei können Umfragen oder Feedback-Sitzungen genutzt werden, um sicherzustellen, dass die Schulung auf die individuellen Bedürfnisse der Lernenden zugeschnitten ist. Nach der Auswahl des Themas muss die passende Technologie ausgewählt werden, um die Schulung durchzuführen. Dabei ist es wesentlich, sicherzustellen, dass die Lernenden über die notwendige Technologie und Infrastruktur verfügen, um an der Schulung teilnehmen zu können. Die Auswahl der richtigen Technologie ist dabei eng mit der angestrebten Schulungsform und den Inhalten verknüpft. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, dass die Technologie sorgfältig und entsprechend den Anforderungen der Schulung ausgewählt wird, um einen erfolgreichen Schulungsprozess sicherzustellen. Im Anschluss an die Auswahl des Schulungsplans müssen die Inhalte in kleinere Einheiten unterteilt werden, um sicherzustellen, dass sie leicht verständlich und verdaulich für die Lernenden sind. Es kann dabei sinnvoll sein, die Schulung in verschiedene Lernstile einzuteilen, um sicherzustellen, dass alle Lernenden davon profitieren können. Verschiedene Lernmethoden, wie beispielsweise Quizfragen, Gruppendiskussionen oder praktische Übungen können dabei hilfreich sein, um das Interesse und die Aufmerksamkeit der Lernenden aufrechtzuerhalten. Schließlich ist es wichtig sicherzustellen, dass die Schulung gut dokumentiert wird, damit die Lernenden später darauf zurückgreifen können, um ihr Wissen aufzufrischen. Dies kann durch die Bereitstellung von Aufzeichnungen, Handouts oder Links zu relevanten Materialien erreicht werden. Eine gute Dokumentation der Schulung trägt dazu bei, dass das erworbene Wissen nachhaltig bleibt und die Lernenden auch langfristig davon profitieren können. 192 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Die deutschlandweit erste interaktive VR-basierte Schulungssoftware im Baugewerbe: TOUGH Abb. 3: Vergleich einer klassischen Schulung zur gamifizierten Variante durch TOUGH [4] Insgesamt bieten digitale Schulungen eine effektive und flexible Möglichkeit, um Menschen zu schulen und ihre Fähigkeiten und ihr Wissen zu verbessern. Durch eine kluge Planung und Durchführung können digitale Schulungen eine großartige Ressource für Unternehmen und Organisationen sein, die ihre Mitarbeiter und Mitglieder schulen möchten. 3.1 Schulung am Beispiel von TOUGH Am Beispiel der Schulungssoftware sollen die nun besprochenen digitalen Schulungen erklärt werden. TOUGH bietet über die bekannten Schulungen hinaus eine digitale Weiterentwicklung. Mit der interaktiven Schulungssoftware können Betriebe, Ausbilder und Schulungszentren ihre Mitarbeiter über den Desktop, VR oder online verschiedene Szenarien der Arbeitsvorbereitung wie auch Arbeitsprozesse trainieren. Die Schulungssoftware lässt sich sehr gut auf die individuellen Unternehmensbedürfnisse zuschneiden und verfügt über dynamische Schulungsmodule, in denen die Möglichkeit besteht, individuelle Lerninhalte zu gestalten und Lernerfolge zu messen. Mithilfe der virtuellen Abbildung realer Arbeitssituationen in TOUGH können Mitarbeiter so Arbeitsabläufe nicht nur erlernen, sondern vor allem erleben und anwenden. Die Schulungssoftware gliedert sich in die drei dynamischen Module; „Education“, „Training“ und „Verification“. Im ersten Softwaremodul „Education“ können Schulungsleiter auf das Unternehmen angepasste, individuelle Lehrinhalte in die Software einpflegen und Prüfungsinhalte festlegen. Im Hauptmodul „Training“ wird Schulungsteilnehmern ermöglicht, den Auf- und Abbau der Regelpläne inklusive der Vor- und Nachbereitungsphasen auf dem Betriebshof, selbständig im virtuellen Raum zu erstellen und durchzuführen. Dabei werden Inhalte der MVAS 99/ RSA 21/ ASR A5.2 in einer spannenden Lernumgebung verpackt und durch kontextbezogene Quiz-Fragen vermittelt. Zusätzlich dazu können Straßenwärter, durch die immersive Demonstration realistischer Gefahrenszenarios mithilfe von Virtual Reality und auf Grundlage von Sicherheitslinien, sensibilisiert werden. Abschließend zum Trainingsmodus können selektierte Inhalte mit dem Prüfungsmodus „Verification“ validiert werden, sodass die Schulungsteilnehmer bei Erfolg ein Teilnahmezertifikat erhalten. Mithilfe der Abbildung der realen Umgebung und der Interaktivität der Trainingseinheiten wird eine praktische Anwendung der Arbeitsabläufe und Sicherheitsvorschriften ermöglicht, sodass Straßenwärter nicht nur eigenständig und eigenverantwortlich, sondern in ihrem individuellen Tempo lernen und sich in die Szenarien hineinversetzen können. Sie üben ihre Fähigkeiten in einer spielerischen und zugleich inhaltlich hochprofessionellen, realistischen Umgebung. Die Schulungssoftware greift komplexe Inhalte auf und verbindet Wissen mit praktischer Umsetzung, weshalb sie die ideale Ergänzung zu den RSA 21-Schulungen oder den jährlichen Sicherheitsunterweisungen bietet. Zusätzlich fördert der Einsatz von interaktiven und immersiven Lernanwendungen die Attraktivität des Berufs für die junge Zielgruppe. Abb. 4: Aufteilung der Software TOUGH in die drei Lernmodule Eduaction, Training und Verification [4] 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 193 Die deutschlandweit erste interaktive VR-basierte Schulungssoftware im Baugewerbe: TOUGH 3.2 Anwendungsfälle von TOUGH Am Beispiel der Ausbildung von Straßenwärtern hat sich die digitale Schulungssoftware TOUGH als äußerst erfolgreich erwiesen. Es ist klar, dass diese Technologie auch in anderen Bereichen eingesetzt werden kann, um Schulungen effektiver und effizienter zu gestalten. Daher findet die Anwendung von TOUGH ebenfalls im Bereich des Hoch-, Tief- und Gleisbaus und zusätzlich im Bereich der Arbeitssicherheit statt. Wie in Abbildung 5 zu erkennen ist, wurden in diesen Bereichen schon entsprechende Anwendungen realisiert. Im Vergleich zum Straßenbau, bei dem ebenfalls ein eigenes Modul zur Prüfung von Regelplänen entwickelt wurde, liegt der Fokus in den anderen Branchen auf den Einsatz in einer virtuellen Umgebung. Anhand des Gleisbaus lässt sich die Anwendbarkeit einer solchen Software eindrücklich veranschaulichen. Innerhalb von drei Monaten konnten im Rahmen eines Startup-Wettbewerbs zwei virtuelle Gefahrenszenarien entwickelt werden, die nun in der Aus- und Weiterbildung von jungen Auszubildenden in verschiedenen Unternehmen zum Einsatz kommen. Wie in Kapitel 2 bereits gezeigt wurde, führte dies zu einer expliziten Anwerbung neuer Bewerber und zur Minimierung des Unfallrisikos von neuen Auszubildenden oder branchenfremden Mitarbeitern. Abb. 5: Darstellung vielfältiger Anwendungsfälle - abhängig von der Branche [4] 3.3 Ausblick Schulungen mit TOUGH Wie Kapitel 3.2 aufzeigt, ist es möglich, relativ schnell branchenspezifische Szenarien zu generieren, die dem Anwender ein individuelles Training ermöglichen. Insbesondere in der Baubranche ergeben sich zahlreiche potenzielle Anwendungsfälle für Gefahrenszenarien, die mithilfe von VR erstellt werden können. Neben den bereits von TOUGH generierten Szenarien können weitere Szenarien im Bereich der Arbeitssicherheit entwickelt werden. In simulierten Umgebungen können Arbeiter lernen, wie sie schwere Maschinen bedienen, Arbeitsunfälle vermeiden und mit gefährlichen Materialien umgehen können. Der Einsatz von digitalen Schulungssoftwares wie der von TOUGH sollte daher zukünftig nicht nur im Straßenbau, sondern auch in vielen anderen Bereichen angewendet werden. In einer Zeit, in der die Flexibilität und Mobilität von digitalen Schulungen immer wichtiger wird, bietet diese Technologie eine großartige Möglichkeit, um sicherzustellen, dass Mitarbeiter sicher und effektiv arbeiten können. Durch die Umsetzung der aufgeführten Maßnahmen können Unternehmen nicht nur die Probleme des Fachkräftemangels bekämpfen, sondern auch ihre Wettbewerbsfähigkeit und Innovationskraft stärken. Insbesondere die gezielte Förderung von Aus- und Weiterbildung sowie die 194 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Die deutschlandweit erste interaktive VR-basierte Schulungssoftware im Baugewerbe: TOUGH Schaffung von attraktiven Arbeitsbedingungen und Karrieremöglichkeiten können dazu beitragen, qualifizierte Arbeitskräfte zu gewinnen und langfristig an das Unternehmen zu binden. Literatur [1] Dr. Ulrich Schmid, Dr. Lutz Goertz, Dr. Julia Behrens, „Monitor Digitale Bildung: Die Weiterbildung im digitalen Zeitalter,“ Bertelsmann Stiftung, Februar 2017. [Online]. Available: https: / / www.bertelsmann-stiftung.de/ fileadmin/ files/ user_upload/ BSt_Monitor_Digitale_Bildung_WB_web.pdf [2] Eric Krokos, Catherine Plaisant & Amitabh Vashney, „Virtual memory palaces: immersion aids recall,“ University of Maryland, 2018. [3] Scott Likens, Andrea Mower, „Pricewaterhouse- Coopers GmbH,“ September 2022. [Online]. Available: https: / / www.pwc.com/ us/ en/ tech-effect/ emerging-tech/ virtual-reality-study.html [4] TOUGH Training GmbH, eigene Darstellung.