Aufbau virtueller Versuchsanlagen und deren Nutzung in Lehrveranstaltungen zur Automatisierungstechnik

Abstract

In der Ingenieursausbildung ist die Arbeit an Anlagen und Maschinen ein wesentlicher Baustein, um die Anwendbarkeit, Möglichkeiten und Grenzen der in der Theorie vermittelten Methoden an praktischen Problemstellungen zu erproben und einschätzen zu lernen. Zu diesem Zweck werden an vielen Hochschulen und Universitäten unterschiedliche Versuchsanlagen eingesetzt. Die Errichtung und der Betrieb solcher Anlagen erfordern jedoch Platz und sind typischerweise mit hohem Einsatz personeller und finanzieller Ressourcen verbunden. Dieser Beitrag betrachtet den Einsatz virtueller Versuchsanlagen als eine mögliche Ergänzung der bestehenden Laborinfrastruktur. Virtuelle Anlage sind solche, die nicht physisch existieren, sondern deren dynamisches Verhalten simuliert und in einer 3D-Visualisierungen auf einem Monitor oder in einer VR-Brille dargestellt werden kann. Virtuelle Anlagen haben gegenüber realen Versuchsanlagen viele Vorteile in Bezug auf die Dauer und Kosten für deren Realisierung, sowie deren Erweiterung und Anpassung an neue Lehrinhalte und die Skalierung und Vervielfältigung für den Einsatz in Praktika. Auf der anderen Seite müssen Laboringenieure für die Entwicklung, Pflege und Instandhaltung virtueller Anlagen über andere Kompetenzen (insb. im Bereich der IT und Programmierung) verfügen, als bei realen Anlagen. Zudem wird für den Betrieb solcher Anlagen zusätzliche Soft- und Hardware benötigt. Am Beispiel eines virtuellen Aufzugs beschreibt dieser Beitrag im Einzelnen diese Vor- und Nachteile und gibt Hinweise für den Einsatz einer virtuellen Anlage in Praktika und Übungen.