VR-Anwendungen in der Arbeitssicherheit – für Cognitve Readiness und Handlungssicherheit unter Stress

Abbildung: VR-Nutzung von 360 Grad Fotos in VR-Anwendungen für Cognitive Readiness und Stress Exposure Training (zur Veranschaulichung KI-generiert)

Abbildung: VR-Nutzung von 360 Grad Fotos in VR-Anwendungen für Cognitive Readiness und Stress Exposure Training (zur Veranschaulichung KI-generiert)

Virtual Reality (VR)-Anwendungen im Trainingskontext – dazu gibt es viele Meinungen – vor allem von Entschei-dungsträger:innen in Organisationen: „zu teuer“ sagen die einen, „zu aufwändig“ sagen die anderen, „nur was für die jüngere Generation“ sagen die Dritten. Neben Meinungen gibt es aber auch empirische Ergebnisse, die helfen, sich ein fundiertes Bild vom Nutzen von VR-Technologien zu machen.

VR-Anwendungen bezeichnen computergenerierte Szenarien und Umgebungen, beispielsweise von technischen Anlagen, die mithilfe spezieller Soft- und Hardware erzeugt und für Nutzer*innen erlebbar gemacht werden. Durch eine VR-Brille wird diese virtuelle Wirklichkeit in 360 Grad erfahrbar. Die Interaktion mit der künstlich erzeugten Welt erfolgt dabei über Controller oder händische Gestenbewegungen. Die Fortbewegung erfolgt entweder durch Controller-basierte Teleportation (indem sich das „virtuelle Ich“ zu den mit dem Controller avisierten Punkten bewegt) oder mittels externer Geräte, wie z.B. einem Virtualizer, der es Nutzenden erlaubt, die virtuelle Realität durch reale Laufbewegungen zu erkunden.

In den letzten Jahren haben wir mit verschiedenen Kooperationspartnern VR-Trainings im Kontext der Arbeitssicherheit entwickelt und evaluiert. Im Fokus standen Anwendungen zum Aufbau der sogenannten Situation Awareness beim Rückbau von Kernanlagen (Thomaschewski et al., 2021, 2023), VR-Trainings zur Sensibilisierung vor Stolper-, Rutsch- und Sturz-Unfällen (SRS, Kaufmann et al., 2022, Kluge et al., 2024), für das Arbeiten in der Höhe (Rey-Becerra et al., 2023, 2025) sowie zum Training von korrekten Anwendungen von Notfallprozeduren bei der Entstörung einer Chemieanlage unter Stress (Vogel et al., 2025). Auf dieser Basis wollen wir den genannten Argumenten empirische Ergebnisse gegenüberstellen.

„Aber ist das nicht viel zu teuer?“

Ob etwas im Kontext von Trainings zu teuer ist, kann man per se nicht sagen. Ob es „zu“ teuer ist, hängt vom Lernziel ab, das man erreichen will. Auch ein Buch (als Lernmittel) ist nicht per se günstig, denn ein Buch kann spezifische Lernziele, wie z.B. sicheres Anwenden von Standard Operating Procedures (SOPs) in Notfallsituationen nicht erreichen (vgl. Vogel et al., 2025). In unserem Projekt zum Rückbau von Kernanlagen haben wir ein virtuelles Kernkraftwerk nachgebaut und die Teilnehmenden verschiedene Aufgaben in dieser Umgebung ausführen lassen (Thomaschewski et al., 2021, 2023). Das kann mit einem Buch (um bei diesem Vergleich zu bleiben) oder mit einem klassischen Seminar mit Frontalunterricht nicht erreicht werden. VR-Anwendungen bieten einzigartige Vorteile gegenüber anderen Instruktionsarten, wie z.B. die Umsetzung und Durchführung von Cognitive Readiness Training (Kluge & Burkolter, 2013), Stress Exposure Training oder Bleigürteltraining (Kluge et al., 2009)

Cognitive Readiness Training: es werden zielführende kognitive und affektive Reaktionen auf besondere, stressauslösende und sicherheitsrelevante Situationen trainiert, damit Personen auch unter Druck angemessen wahrnehmen, bewerten und handeln können.
Stress Exposure Training: die fehlerfreie Ausführung von z.B. SOPs wird unter Stress trainiert, damit diese unter Stressbedingungen (Zeitdruck, Alarme, bedrohlicher Lärm) korrekt abgerufen werden können.
Bleigürteltraining: das Lernen wird in der VR-Umgebung bewusst erschwert, um den Abruf unter normalen Bedingungen zu erleichtern.

Um „nur“ Wissen zu vermitteln, sind VR-Anwendungen sicherlich vergleichsweise teuer. Aber um sichere Handlungsfähigkeit unter Stress in gefährlichen Kontexten zu erwerben, sind VR-Anwendungen das alleinige Mittel für erlebbares und realistisches Training, ohne Mensch und Umwelt in Gefahr zu bringen.

„Ja gut – aber das ist doch viel zu aufwändig!“

VR-Anwendungen erfordern technisches Equipment, d.h. VR-Brillen, möglicherweise entsprechend ausgestattete PCs, Netzwerkinfrastruktur und natürlich die Entwicklung von Trainings-Szenarien. Einige argumentieren auch, dass VR-Szenarien ja nur von einzelnen Personen erfahrbar sind, und die anderen Teilnehmenden „nebendran“ sitzen. Aber auch das ist eine Frage der didaktischen Gestaltung. Zum einen bietet sich bei der Nutzung von nur einer VR-Brille das Lernen durch Beobachtung an: Die nicht aktiv im Szenario agierenden Personen beobachten und lernen, bevor sie selbst in die VR-Welt eintauchen. Das hat den Vorteil, dass die Beobachtenden auf einem höheren Niveau starten. Eine Alternative ist die Nutzung von Multiplayer-Szenarien: Dabei werden Szenarien von vornherein so gestaltet, dass sie auch mit mehreren Personen gleichzeitig nutzbar sind.

Wenn man die Entwicklung von Szenarien vermeiden will, kann man ebenso 360 Grad Fotos von z.B. Gefahrenstellen verwenden und diese als statische Umgebungen über VR-Technologien erlebbar machen. In einem unserer Projekte haben wir beispielsweise Unfallschwerpunkte in einem Unternehmen mit der 360 Grad Kamera fotografiert und für VR- Brillen aufbereitet, um die Mitarbeitenden eines Stahlunternehmens auf dem Werksgelände virtuell „umherzuschicken“, um Gefahrenquellen zu entdecken und sich auf Arbeiten an diesen Orten vorzubereiten (z.B. im sog. pre-Job Briefing, um cognitive ready zu sein).

Das zeigt, dass man auch mit wenigen Ressourcen virtuelle Umgebungen erstellen kann. Solche Mittel eignen sich gut, um Teilnehmende „zeitreisen“ zu lassen: Entweder kann man sie in Situationen und an Orte zurückreisen lassen, in denen z.B. sicherheitskritische Vorfälle passiert sind, um aus Erfahrungen zu lernen oder man lässt sie in die Zukunft reisen, z.B. um sich auf spezielle Einsätze an gefährlichen Orten vorzubereiten.

„Aber auf jeden Fall ist das nur was für Jüngere!“

Wenn wir den Vergleich mit Simulatortrainings z.B. in der Luftfahrt wagen, dann würde dieses Argument bedeuten, dass ältere Pilot:innen mit Simulatortrainings nichts anfangen können. Dem ist bei weitem nicht so. Die Herausforderung in neuen Szenarien erfolgreich zu agieren, erzeugt durchaus in jedem Alter ein hohes Interesse. Gerade erwachsene Teilnehmende präferieren das simulations- und szenarienbasierte Lernen, bei dem an konkreten Vorfällen gelernt werden kann. In unseren Trainingsstudien zeigte sich vor allem, dass Zielgruppen, die sich mit klassischem Frontalunterricht auf Grund von ungünstigeren Lernvoraussetzungen schwertun, mit VR-Anwendungen sehr gut lernen können (Rey-Becerra et al., 2023). Personen, die sich in der Gaming Szene auskennen, haben dagegen sehr hohe Ansprüche an die Gestaltung von Szenarien und sind ggf. auch mal enttäuscht von der grafischen Umsetzung. Jüngere Personen sind unseren Ergebnissen nach neugieriger und experimentierfreudiger im Umgang mit VR-Technologien. In Bezug auf die Lernergebnisse sehen wir aber keinen Unterschied (Vogel et al., 2025; Koij et al, 2023). Für alle Teilnehmenden gleichermaßen wichtig ist jedoch, dass die Szenarien als „echt“ und „aus ihrem Leben“ gegriffen erlebt werden und möglichst auf echten Szenarien (z.B. auf Unfallanalysen) basieren (Kluge, 2014; Thomaschewski, 2021). Das sog. Szenario-Writing wird damit zum Dreh- und Angelpunkt einer VR-Anwendung. D.h. die präsentierten Situationen und Aufgaben müssen sich an der Realität messen lassen (Thomaschewski et al., 2021, 2023).

Unsere Take aways bei der Entscheidung für oder gegen VR-Anwendungen

Ob eine VR-Anwendung zielführend ist, hängt davon ab, welches Ziel Sie erreichen wollen. VR-Anwendungen eigenen sich in besonderem Maße für Cognitive Readiness-Training und für das Training von sicherem Handeln unter Stress. „Zu teuer, zu aufwändig, zu alt“ sind, basierend auf unserer langjährigen Expertise und Erfahrung, aus unserer Perspektive keine validen Argumente, um VR-Anwendungen kategorisch abzulehnen. Entscheidend ist daher nicht die Frage, ob VR eingesetzt werden sollte, sondern wo sie einen echten Mehrwert für Training, Sicherheit und Kompetenzentwicklung bietet.

Zitierte Literatur

Kaufmann, M, Krugmann, L., Kluge, A., Weber,A., Hartmann, U., Karamanidis, K. & Ellegast, R. Entwicklung zusätzlicher Trainingselemente zur Prävention von Stolper-, Rutsch- und Sturzunfällen unterstützt durch den Einsatz von virtueller Realität am Beispiel von Unternehmen der Stahlerzeugung und der Post- und Paketzustellung (ENTRAPon). 22. Workshop Psychologie der Arbeitssicherheit und Gesundheit. 05. – 07. September 2022, SRH Hochschule für Gesundheit, Campus Gera, S. 1-4.

Kluge, A. & Burkolter, D. (2013). Training for Cognitive Readiness: Research Issues and Experimental Designs. Journal of Cognitive Engineering and Decision Making, 7, 96 -118.

Kluge, A. (2014). The acquisition of knowledge and skills for taskwork and teamwork to control complex technical systems. A cognitive and macroergonomics Perspective. Dortrecht: Springer. http://dx.doi.org/10.1007/978-94-007-5049

Kluge, A., Sauer, J., Schüler, K. & Burkolter, D. (2009). Designing Training for process control simulators: A review of empirical findings and common practice. Theoretical Issues in Ergonomic Science, 10, 489-509.

Kluge, A., Schmitz, T., Kaufmann, M., Krugmann, L., Weber, A., Hartmann, U., Karamanidis, K. & Ellegast, R. (2024). Ins Stolpern, aber nicht zu Fall gebracht. Erste Ergebnisse der Erhebungsphase im Projekt ENTRAPon. Tagungsband der PAsiG, Fernuni Hagen. 455-458.
Kojić, T., Spang, R., Vergari, M., Meier, L., Möller, S., & Voigt-Antons, J.-N. (2023). Effects of user factors on user experience in virtual reality: Age, gender, and VR experience as influencing factors for VR exergames. Quality and User Experience, 8(1), 3. https://doi.org/10.1007/s41233-023-00056-5

Rey-Becerra, E., Barrero, L.H., Ellegast, R. & Kluge, A. (2021). The effectiveness of virtual safety training in work at heights: A literature review. Applied Ergonomics, 94, https://doi.org/10.1016/j.apergo.2021.
103419

Rey-Becerra, E., Barrero, L.H., Ellegast, R. & Kluge, A. (2025). VR- or lecture-based training? The role of culture in safety training outcomes. Applied Ergonomics, Volume 130, 2026, 104626, ISSN 0003-6870, https://doi.org/10.1016/j.apergo.2025.104626.

Rey-Becerra, E., Ellegast, R., Barrero Solano, L.H. & Kluge, A. (2023). Improvement of short-term outcomes with VR-based safety training for work at heights. Applied Ergonomics, Volume 112, October 2023, 104077/ https://doi.org/10.1016/j.apergo.2023.104077

Thomaschewski, L., Feld, N., Weyers, B., & Kluge, A. (2023). The use of Augmented Reality for temporal coordination in everyday work context. In A. Simeone et al. (eds.), Everyday Virtual and Augmented Reality, Human–Computer Interaction Series, Everyday Virtual and Augmented Reality (pp. 57-87). Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-031-05804-2_3

Thomaschewski, L., Kinkel, M., Weyers, B. & Kluge, A. (2023). Safety first: Developing a scientifically based training to enforce safety-related competences of managers and employees for the dismantling of nuclear power plants. In Interdisciplinary Research Symposium on the Safety of Nuclear Disposal Practices safeND 2023

Thomaschewski, L., Weyers, B. & Kluge, A. (resubmitted). Advancing safety training for nuclear decommissioning and dismantling: Integrating MX-Based approaches for improved competency development. Applied Ergonomics.

Thomaschewski; L., Weyers, B, & Kluge, A. (2021). Training needs assessment: Identification of competence fields for the dismantling of nuclear power plants. Saf. Nucl. Waste Disposal 1, 275–277, 21 https://doi.org/10.5194/sand-1-275-2021

Vogel, O., Conein S., Gabriel, A.-L. & Kluge, A. (2025). What should I do now? Evaluation of two refresher trainings in the chemical industry to maintain (non)technical skills. Front. Organ. Psychol. 3:1670117. doi: 10.3389/forgp.2025.1670117

 

Autorinnen: Prof. Dr. Annette Kluge, Dr. Lisa Thomaschewski & Dr. Olga Vogel

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