Feuertaufe für Online-Dynamik und -Modellierung

Adrian Rankers und Hans Vermeulen hatten eine plötzliche Herausforderung, als ASML Wilton darauf bestand, die geplante viertägige Dynamics and Modeling-Schulung online anzubieten. Rankers begann mit Greenscreen, Open Broadcaster Software, einem Camcorder und einer Dokumentenkamera zu arbeiten und nach unzähligen Stolpersteinen und harten Lektionen wurde die Schulung einen Monat später erfolgreich abgeschlossen.

In diesem Artikel, Rankers von Mechatronics Academy und Co-Trainer Vermeulen ihre Erfahrungen mit der Einführung eines sehr praxisorientierten Online-Trainingskurses mit vielen Übungen. Sie sprechen über die Überlegungen, Entscheidungen und kniffligen Stolpersteine sowie über ihre Erfahrungen mit einer letztendlich sehr erfolgreichen Sitzung zu Dynamik und Modellierung. Auch sie hielten mit ihren Kommentaren nicht zurück.

Dynamik und Modellierung dreht sich um die vielen Aspekte, die die Leistung von mechatronischen Präzisionssystemen beeinflussen. Um dieses Wissen in die Köpfe zu bekommen, sollten die Teilnehmer der Schulung vor allem mit Übungen arbeiten. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, die Teilnehmer mit dem Design-Tool 20-sim arbeiten zu lassen. “Sie tun dies in Zweier- oder Dreiergruppen, wobei wir ihnen über die Schulter schauen”, sagt Hans Vermeulen, Senior Principal Architect von EUV Optics System bei ASML und Teilzeitprofessor an der TU Eindhoven. Dieser Bedarf an intensiver Interaktion zwischen Teilnehmern und Ausbildern ist ein wichtiger Grund, warum die Schulung bisher nicht online angeboten wurde.

Letzten Mai, Dynamik und Modellierung für zwanzig ASML-Mitarbeiter in Wilton, Connecticut, geplant. Doch als die ersten Maßnahmen gegen Corona in Kraft traten, war eine Reise in die USA für Rankers und Vermeulen nicht mehr möglich. Um die Qualität zu gewährleisten, schlugen sie vor, die Schulung auf den Herbst zu verschieben. Doch der Maschinenbauer bestand darauf: Die technischen Experten in Wilton hatten wirklich das Bedürfnis, sich das Wissen anzueignen. Daraufhin beschloss das Duo, den viertägigen Kurs in ein Online-Format umzuwandeln.

Bessere Verbindung zwischen ppt-Folie und Sprecher

Zufälligerweise hatte Rankers kürzlich an einer Konferenz teilgenommen, die die American Society for Precision Engineering in Zoom abhalten musste. Er war mit dem Design und der Qualität zufrieden. Seine Trainersinne bemerkten jedoch auch einen Nachteil. “Es war sehr ermüdend für mich, eine PowerPoint-Präsentation mit einer sich bewegenden Maus und einem Präsentator, der nur in einem kleinen Fenster zu sehen war, zu betrachten”, sagt er.

Adrian Rankers für einen Greenscreen während der Dynamics and Modeling Schulung. Oben links die Kamera für die Aufnahme des Trainers und des Greenscreens, unten rechts die Dokumentenkamera.

Beim Nachdenken über den bevorstehenden Kurs wurde Rankers klar, dass es viel mehr Spaß macht, einen Videostream anzusehen, bei dem der Lehrer neben der Präsentation von der Hüfte aufwärts zu sehen ist. “So entsteht eine bessere Beziehung zwischen der Folie und dem Sprecher, der die Informationen erklärt.”

Rankers hat sich umgesehen und drei Möglichkeiten gesehen, dies zu erreichen. Es ist möglich, eine PowerPoint-Präsentation an eine Wand zu projizieren und den Lehrer sowie die Projektion mit einer Kamera zu filmen. Das Gleiche können Sie mit einem großen Fernsehbildschirm machen.

Die dritte Möglichkeit bestand darin, den Dozenten vor einen gut beleuchteten grünen Bildschirm zu setzen, ihn mithilfe einer Software freizuschneiden und ihn dann in die PowerPoint-Präsentation einzubinden und diesen Stream über Zoom oder Teams. Genau wie der Wetterfrosch in den NOS-Nachrichten muss der Trainer seine Anweisungen über seinen eigenen Bildschirm koordinieren.

Experimentieren mit Greenscreen und OBS

Rankers beschloss, mit Green Screen und Open Broadcaster Software (OBS) zu experimentieren. Er lieh sich von einem Freund ein großes grünes Tischtuch und hängte es über einen Teleskopstiel für Gartengeräte. Fotogeschäfte verkaufen bereits gute Greenscreen-Tücher für 30 Euro. Aber weil sie alle ausverkauft waren, wurde es stattdessen ein 4 mal 6 Meter großes Tuch für 80 Euro – auch recht erschwinglich.

Über diesen Bildschirm koordinierte Adrian Rankers seine Bewegungen mit den Informationen auf den Powerpoint-Folien.

Sein erstes Experiment mit dem Tischtuch funktionierte bereits “überraschend gut”. Rankers bemerkte, dass es auf die Belichtung ankam. “Wenn Sie Hollywood-Qualität anstreben, bei der man jedes Haar des Moderators sieht, kommt das schon sehr nahe. Mein Holz- und Seil-Setup funktionierte bei ausreichendem Tageslicht erstaunlich gut, vor allem wenn man bedenkt, dass beim Videostreaming auf die andere Seite der Welt ohnehin viele Details verloren gehen.” Als Ersatz sah er sich die verfügbaren Großbildfernseher in einem nahe gelegenen Geschäft an.

Aufgrund der Zeitverschiebung waren für die Schulung bei ASML Wilton Nachmittags- und Abendsitzungen erforderlich, so dass Rankers auch die Lichtverhältnisse am Abend testen wollte. “Ich dachte mir, dass das ein Problem sein könnte”, sagt er. “Aus den Informationen im Internet schloss ich, dass die Abendaufnahmen wirklich anders sind. Ohne gutes Kunstlicht schneidet die Software die Person nicht richtig aus dem grünen Hintergrund heraus.”

Der nächtliche Abschiedstrunk in einiger Entfernung am Ende einer ASPE-Konferenz am MIT gab Rankers die Gelegenheit, ihn kurz zu testen und damit zu experimentieren. Überraschenderweise stellte sich heraus, dass es mit dem verfügbaren künstlichen Licht in dem Raum, den die Mechatronics Academy und das High Tech Institute am Standort Fellenoord in Eindhoven eingerichtet hatten, funktioniert. “Ich habe viele positive Reaktionen erhalten und mit MIT-Profi Dave Trumper vereinbart, dass ich unsere ersten Kurserfahrungen mit ihm teilen würde.”

Whiteboard und Dokumentenkamera

Während des physischen Trainings schreiben Rankers und Vermeulen viel auf ein Flipchart oder ein Whiteboard. Teams (das auf Wunsch von ASML ausgewählt wurde) bietet die Möglichkeit, mit der Maus zu schreiben, aber das bereitete Probleme. In Versuchen, die Rankers in Vorbereitung mit ASML Wilton durchgeführt hat, wurde berichtet, dass die Teilnehmer ihre Whiteboard-Funktion nicht nutzen konnten. Sie konnten auch ihren eigenen Bildschirm nicht freigeben. Das Problem mit dem Whiteboard wurde von Microsoft bestätigt und scheint mit den Datenschutzbestimmungen (GDPR) zusammenzuhängen.

Deshalb suchte Rankers auf der Trainerseite sofort Zuflucht bei einer Dokumentenkamera. “Eine Dokumentenkamera ist vergleichbar mit einer Webcam auf einem Stativ, die auf ein A4-Blatt gerichtet ist”, erklärt Rankers. “Sie kann ganz einfach per Knopfdruck auf das Papier fokussiert werden und diese Einstellung dann beibehalten. Wenn Sie schreiben wollen, ist das in Ordnung. Es wird nicht durch den Autofokus auf Ihrer Hand gestört.”

Sowohl der Trainer als auch sein Co-Trainer haben einen Bildschirm, auf dem Sie das Bild sehen können, das auch den Teilnehmern präsentiert wird.

Rankers und Vermeulen waren beide sehr zufrieden mit der Dokumentenkamera. “Aber der Wechsel zwischen den Kameras ist einer der Nachteile”, sagt Vermeulen. “Bei einer physischen Schulung sehen die Teilnehmer alles nebeneinander: Powerpoint, Whiteboard und Trainer. Jetzt sahen sie nur unseren Stift auf dem Papier. Wenn wir zur Präsentation wechseln würden, hätten sie dieses Bild wieder verloren.”

Rankers fügt hinzu, dass die Eingabe eines zusätzlichen Kamerasignals “immer noch etwas Fingerspitzengefühl erfordert”, weil zwischen Anwendungen, Präsentationen und der Dokumentenkamera gewechselt werden muss. “Das ist etwas komplizierter wegen der Kombi Greenscreen und OBS”, meint er. Vor allem der Wechsel zu einer Anwendung wie 20-sim erfordert etwas Übung. Die Bedienung des Computerprogramms über einen Monitor, der einige Meter von Ihnen entfernt ist, war nicht einfach. Zur doppelten Kontrolle lud Rankers sich selbst per privater E-Mail ein, damit er auf seinem Mobiltelefon jederzeit sehen konnte, was die Studenten im Blick hatten.

Datenrate priorisiert

Ein Punkt der Aufmerksamkeit war die Internetgeschwindigkeit im High Tech Institute am Standort Fellenoord. Dies könnte ein potenzieller Engpass sein. Die gemeinsame Durchsatzgeschwindigkeit aller Mieter zusammen stellte sich als nur 100 Mb/s heraus, während für einen Videostream schnell 5 Mb/s benötigt werden. Es stellte sich heraus, dass die IT-Abteilung einer IP-Adresse vier Tage lang eine höhere Priorität einräumen wollte.

Rankers sagt mit einem kleinen Seufzer, dass die Leute in Wilton, wie seine Studenten am TUE, erst am Wochenende vor der Schulung mit der Installation von 20-sim begonnen haben. “Das ging wegen der Sicherheit ihrer ASML-Laptops nicht gut”, sagt Rankers. Das Ergebnis war eine Menge E-Mail-Kommunikation kurz vor der Schulung und eine Eskalation zum IT-Helpdesk, um die endgültigen Installationen zu erleichtern. “Das nächste Mal werde ich wirklich alle eine Woche vorher anrufen und mich nach den Vorbereitungen erkundigen”, lacht er.

Rankers hatte fünf kurze Einführungsvideos für 20-sim erstellt und im Voraus verschickt, um den Teilnehmern alles Wesentliche über das Tooling beizubringen. Für die Zukunft plant er, ein Video mit den neuesten Prüfungen hinzuzufügen und es rechtzeitig zu versenden. “So wissen sie, was wir als Grundwissen erwarten.”

Interaktion mit den Studenten

In der Trainingsumgebung verwendeten Rankers und Vermeulen einen Laptop mit zwei externen Monitoren. Schräg unter dem Monitor mit dem konstruierten Videobild befand sich ein zweiter externer Monitor, auf dem das Team-Meeting gezeigt wurde.

Bei der Schulung, an der alle von zu Hause aus teilnahmen, hatten die meisten Studenten leider keine Webcam. Die Ranger hatten auch festgestellt, dass die Verbindung nicht so gut funktionieren würde, wenn jeder seine Kamera einschalten würde. Deshalb beschlossen sie schließlich, nur die verfügbaren Webcams während der Vorschlagsrunde einzuschalten. “Wir haben keine Studenten gesehen, nur die leuchtenden Kugeln mit den Initialen, wenn Fragen gestellt wurden.”

Zunächst bat Rankers die Studenten, über die Chatfunktion zu antworten und die Hand zu heben, wenn sie auf dem Bild waren. “Der Chat an sich funktionierte gut, ließ aber wenig Raum für einen ausführlichen Diskurs”, sagt er. “Das Heben der Hände erfordert, dass der Moderator oder sein Begleiter sehr aufmerksam sind, und das war nicht immer der Fall. Am Ende, nach dem ersten Teil des Tages, einigten wir uns darauf, dass jeder nur noch unterbrechen und über sein Mikrofon Fragen stellen sollte. Das hat gut funktioniert. Es gab eine Menge Interaktion, aber wie in einem normalen Klassenzimmer bleiben einige ruhig und warten ab. Nach Rankers Ansicht gibt es noch Raum für Verbesserungen. “Online könnte man die Teilnahme leicht protokollieren, um einige Leute gezielter zur Teilnahme zu ermutigen.”

Praktische Übungen online

Bei den Übungen arbeiteten die Teilnehmer in Teams, die jeden Tag wechselten. Manchmal zu zweit, manchmal in Gruppen von vier oder fünf Personen. Dabei beobachten sie Rankers und laden Vermeulen ein. Rankers: “Es gab gute Diskussionen innerhalb der Gruppen, aber die Anleitung ist noch verbesserungswürdig”. Vermeulen: “Bei einer persönlichen Schulung schauen Sie zu und sehen sofort, wenn der Bildschirm stecken bleibt. Wir haben festgestellt, dass sich die Teilnehmer online nicht zu Wort gemeldet haben, um uns mitzuteilen, wenn der Bildschirm eingefroren war. Es funktionierte besser mit Gruppen von vier oder fünf Personen als mit Paaren”, beschreibt Vermeulen. Er meint: “Größere Gruppen funktionieren auch online besser, weil immer einige Leute dabei sind, die etwas erfahrener sind und die die anderen mitziehen.”

Das Online-Training mit einem Co-Trainer auf Abruf war für Rankers und Vermeulen eine angenehme Erfahrung.

Rankers und Vermeulen wechselten sich alle anderthalb Stunden ab. Außerdem haben sie festgestellt, dass das Training angenehm ist, wenn jemand in Bereitschaft ist. “Das Ganze zu moderieren ist gewöhnungsbedürftig. Mit zwei Personen ist es wirklich angenehm.” Rankers hat auch Trainingseinheiten, bei denen er für jeden Teil des Tages einen anderen Lehrer einsetzt. “Dann braucht man eigentlich immer jemanden, der anleitet und sich um Kalamitäten kümmert.”

Letzteres blieb dem Duo weitgehend erspart. Während der vier Tage mussten Rankers und Vermeulen nur einmal einen harten Neustart machen, weil das System stecken blieb. Am Ende zog Rankers das Fazit, dass sie eine erfolgreiche Ausgabe absolviert hatten, “mit vielen Ideen, um es noch besser und vielleicht einfacher zu machen.”

Vier Nachmittage und Abende mit Dynamik und Modellierung sind für Vermeulen intensiv. Abends gegen 23 Uhr zu Hause, morgens Vorbereitungskurse, während seine Kinder auch ab und zu um Aufmerksamkeit bitten. “Das ist das Zweitbeste”, sagt er, als er gefragt wird, ob er sich zwischen einer Schulung vor Ort und der Einsparung einer anstrengenden Reise entscheiden soll. “Live dabei zu sein ist mir bei weitem lieber”, sagt er. “Vor allem bei all den Übungen. Ich kann mir vorstellen, dass man auch online eine sehr gute Schulung durchführen kann. Wir machen das im College. Aber ein Großteil der Interaktion erfordert physische Anwesenheit. Ich denke, für ein oder zwei Tage Training würde ich mich für online entscheiden, für vier oder fünf Tage würde ich die Strafe in Kauf nehmen, sechs Stunden hin- und sechs Stunden zurückzufliegen. Für Asien sind Online-Schulungen wegen der Zeitverschiebung schwierig, es sei denn, sowohl Lehrer als auch Schüler machen Zugeständnisse. Bei unserer bevorstehenden Online-Schulung zu Designprinzipien für ITRI in Taiwan, kurz nach den Sommerferien, werden wir auf unserer Seite extra früh am Morgen beginnen und die Studenten werden in ihrer Zeitzone am Abend bis 22.00 Uhr weitermachen”.

Die Auswertung der ersten Online-Schulung Dynamik und Modellierung zeigte sehr zufriedene Teilnehmer. Abgesehen von der Bemerkung, ob dieses intensive Training nicht besser in fünf Tagen hätte durchgeführt werden können, waren die Teilnehmer anschließend voll des Lobes. Nachfolgend finden Sie eine Auswahl aus der Kategorie ‘Allgemeine Bemerkungen’ der Bewertungen:

• “Die Dozenten sind sehr erfahren und haben ein großes Wissen zu diesen Themen. Ich finde diese Schulung sehr nützlich und eine schöne Zusammenfassung über mehrere Themen. Es ist schade, dass die Schulung online stattfand. Ich denke, dass eine persönliche Schulung für alle von Vorteil wäre und noch besser wäre als sie war.
• “Manchmal gab es technische Herausforderungen. Ich frage mich, ob Zoom besser funktioniert hätte.”
• “Intensiver Inhalt, aber sehr gute Lernerfahrung mit bodenständigen Erklärungen. Danke.”
• “Die virtuelle Einrichtung war ziemlich erfolgreich, mit sehr wenigen Störungen. Insgesamt ein Erfolg!”
• “Insgesamt eine großartige Schulung – exzellente Dozenten und guter Einsatz von Fallstudien zur Veranschaulichung der Konzepte.
• “Es wäre besser gewesen, wenn die Schulung in einem Zeitraum von 5 Tagen statt in komprimierten 4 Tagen stattgefunden hätte. Es gab eine Menge gutes Material. Es hätte geholfen, das Material in 5 Tagen besser aufzunehmen. Außerdem hätte man so mehr Zeit für die Übungen im Unterricht gehabt.”
• “Sehr praktische Schulung mit der richtigen Mischung aus Theorie und grundlegenden Inhalten. Sehr gut vorgetragen durch den Referenten.”

Hans Vermeulen (l) und Adrian Rankers verschnaufen in der Pause.

Dieser Artikel wurde von René Raaijmakers, dem technischen Redakteur von High-Tech Systems, geschrieben.