VIRAMM – Virtual Immersive Robot-Assisted Multimodal Learning in Manufacturing

Im VIRAMM-Projekt entsteht eine XR-Learning Factory, die realistische, immersive und interaktive Trainingsumgebungen für robotergestützte Fertigungsprozesse bereitstellt. Ziel ist die Entwicklung multimodaler, intuitiver Mensch-Roboter-Interaktionen und flexibler Lernszenarien, die Aus- und Weiterbildung in der modernen Produktion sicher, skalierbar und praxisnah gestalten.

Die fortschreitende Automatisierung in der Industrie erhöht die Anforderungen an Fachkräfte, die komplexe Produktionssysteme planen, betreiben und optimieren müssen. Besonders in robotergestützten Fertigungsprozessen sind Kompetenzen im Bereich Prozessanalyse, Kollaboration mit Cobots und digitaler Produktionsgestaltung essenziell. Physische Lernfabriken bieten hierfür wertvolle Erfahrungen, sind jedoch in ihrer Skalierbarkeit, Sicherheit und Flexibilität begrenzt. Extended Reality (XR) schafft neue Möglichkeiten, diese Lernumgebungen in virtuelle, interaktive Räume zu übertragen und dadurch breiter zugänglich zu machen.

Im VIRAMM-Projekt wird eine umfassende Virtual Learning Factory entwickelt, die reale Produktionsprozesse – einschließlich der Mensch-Roboter-Kooperation – in eine immersive XR-Umgebung überführt. Grundlage ist eine reale Lernfabrik des Instituts für Produktionstechnik  (IFP) der TH Köln, deren Szenarien, Prozessschritte und didaktische Strukturen in ein interaktives XR-Training transformiert werden. Das IFP übernimmt die industrienahe und inhaltliche Leitung. Es definiert die Lernziele, erstellt die Trainingsszenarien, entwickelt adaptive Lernmechaniken und verantwortet die industrienahe Evaluation.

Auf der anderen Seite wird die technologische Basis der XR-Lernumgebung von der Computer Graphics Group (CGG) ebenfalls an der TH Köln realisiert. CGG entwickelt dabei eine immersive Multi-User-Umgebung und kombiniert sie mit multimodalen Interaktionsformen wie Sprach- und Blicksteuerung. Dabei sollen die Lernenden im System unterschiedliche Rollen wie Produktionsplaner*in, Robotik-Integrator*in oder Prozessoptimierer*in übernehmen und somit in der virtuellen Lernfabrik interaktiv industrienah lernen.

Die technische Grundlage baut auf den Ergebnissen des MasterXR-Projekts REACH auf – insbesondere multimodalen Eingabemethoden und einem asymmetrischen Multi-User-System für Trainer-Trainee-Interaktionen basierend auf VR Builder von MindPort integriert mit der VIROO-Plattform. CGG erweitert diese Basis zu einer vollwertigen Lernumgebung mit kollaborativen Mechaniken und XR-optimierter Performance. IFP ergänzt diese technische Architektur durch ein industrienahes Design-Framework, kompetenzorientierte Lernziele und ein umfassendes Evaluationkonzept.

Durch die Kombination aus multimodaler Interaktion, adaptiven Lernmechaniken und kollaborativem Design entsteht ein natürlicher, intuitiver Lernprozess, der klassische Ausbildungsmethoden erweitert. Lernende können Produktionssysteme ganzheitlich erfassen, komplexe Robotikprozesse gefahrlos ausprobieren und Optimierungsstrategien im geschützten Raum entwickeln. Die Wirksamkeit dieser Lernumgebung wird durch qualitative und quantitative Verfahren evaluiert – etwa Prozesszeiten, Auslastung, Strategien der Lernenden sowie subjektive Bewertungen zu Usability, Zusammenarbeit und Kompetenzentwicklung.

VIRAMM leistet damit einen wichtigen Beitrag zur modernen Industrieausbildung: Die virtuelle Lernfabrik ermöglicht sichere, skalierbare und ortsunabhängige Schulungen, stärkt die Handlungskompetenzen zukünftiger Fachkräfte und unterstützt sowohl Hochschulen als auch Unternehmen bei der Qualifizierung für Industrie 4.0 und 5.0.

Reales Beispiel einer Fertigungsanlage beim IFP (©Heike Fischer /TH Köln)

Weitere Informationen

Forschungsprojekt*:     VIRAMM
Leitung*: Prof. Dr.-Ing. Arnulph Fuhrmann
Fakultät*: Fakultät für Informations-, Medien- und Elektrotechnik
Institut: Institut für Medien- und Phototechnik (IMP)
Beteiligte: Patrick Löw, M.Sc, Kristoffer Waldow, M.Sc, Merle Meyer, M.Sc
Projektpartner: Institut für Produktion (IFP)
Fördermittelgeber: MASTER, kofinanziert von der Europäischen Union
Laufzeit: 9 Monate (22.9.2025 – 21.06.2026)

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