Das Theresianische Taktik-Holodeck (TTHD)

Ziele/Motive/Ausgangslage/Problemstellung

Ziel des Projektes ist die Taktikausbildung im Fachhochschul-Bachelorstudiengang „Militärische informations- und kommunikationstechnologische Führung“ in ein neues didaktisches Konzept zu gießen, welches es ermöglicht die Lücke zwischen Kartendarstellung und realem Gelände zu schließen.

Dabei ist die oberste Prämisse, dass in der Taktikausbildung das Erfassen der Geländeparameter unmittelbar in die Planungstätigkeit für militärische Einsatzszenarien einfließen kann, ohne direkt im Gelände zu sein. Der Fokus liegt somit auf der inhaltlichen Gestaltung militärischer Lösungsoptionen für verschiedenste Aufgaben- bzw. Problemstellungen unter Verdeutlichung der Umfeldbedingungen.

Kurzzusammenfassung des Projekts

Die Ausbildung in der Taktik folgt einem didaktischen Grundkonzept, welches mit der Vermittlung der Grundlagen zu den verschiedenen Einsatzarten (Angriff, Verteidigung, Verzögerung und Schutz) beginnt. Darauf aufbauend erfolgt die Ausbildung in der Anwendung der militärwissenschaftlichen Methode des „Taktischen Führungsverfahrens“. Dieser Prozess erlaubt es militärische Aufgabenstellungen zu erfassen, entsprechende Lösungen zu erarbeiten und in die Umsetzung zu bringen. Der Teil, welcher sich mit der Planung von Lösungsmöglichkeiten beschäftigt, wird als sogenanntes Planungsverfahren in einer klassischen Lehrsituation vermittelt und gefestigt. Die Herausforderung war es in der Vergangenheit die Lücke zwischen der abstrakten Planungstätigkeit auf einer zweidimensionalen Karte und der realen Umsetzung im Gelände zu schließen. Im vorzustellenden Projekt soll schon in der Planungstätigkeit das Gelände für die Studierenden greifbar gemacht werden. Die jeweilige Planungssequenz ist direkt im verkleinerten Gelände, dem Theresianischen Taktik-Holodeck (TTHD) zu erarbeiten und durchzudiskutieren, bevor die Ergebnisse in der Karte oder in weiterer Folge in einem digitalen Planungstool eingetragen werden. Diese Form eines „Reverse-Engineerings“ ist ein in der Taktikausbildung komplett neuer Ansatz. Die Kombination aus Mixed Reality und digitaler Planungsumgebung fördert bei den Studierenden die digitale Grundkompetenz, ohne allerdings die analoge Arbeitstechnik zu vernachlässigen.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

Training in tactics follows a basic didactic concept, which begins with teaching the basics of the different types of operations (attack, defence, delay and stabilisation). Building on this, the training takes place in the application of the military-scientific method of the "Tactical Leadership Process". This process makes it possible to grasp military tasks, work out appropriate solutions and put them into practice. The part dealing with the planning of possible solutions is taught and consolidated as a so-called "planning procedure" in a classical teaching situation. The challenge in the past was to close the gap between the abstract planning activity on a two-dimensional map and the real implementation in the field. In the project to be presented, the terrain is to be made tangible for the students already in the planning activity. The respective planning sequence is to be worked out and discussed directly in the scaled-down terrain, the Theresan Tactical Holodeck (TTHD), before the results are entered on the map or subsequently in a digital planning tool. This form of "reverse engineering" is a completely new approach in tactics training. The combination of mixed reality and a digital planning environment promotes basic digital skills among the students without neglecting analogue working techniques.

Nähere Beschreibung des Projekts

Mixed Reality (MR) ist eine Technologie, die es in diesem Projekt ermöglicht die reale Welt mit virtuellen Elementen zu kombinieren und so eine neue Art der Interaktion und Visualisierung in der Ausbildung zu ermöglichen. In der Führungskräfteausbildung kann MR dazu beitragen, bessere Entscheidungen zu treffen, indem es folgende allgemeinen Vorteile bietet:

Verbesserte Simulation von realen Situationen: MR gestattet es, realitätsnahe Szenarien in einer virtuellen Umgebung zu simulieren, die für die Schulung von Führungskräften von großem Nutzen sein können. Dies ermöglicht es ihnen, in einer sicheren Umgebung zu lernen, wie man in schwierigen Situationen reagiert und Entscheidungen trifft.
Erhöhte Immersion und Verständnis: MR bietet eine tiefere Immersion in die simulierte Umgebung, was dazu beitragen kann, dass die Lernenden die Zusammenhänge besser verstehen und sich besser in die Rolle des Entscheiders hineinversetzen können.
Kosteneffizienz: MR ermöglicht es, Schulungen in einer virtuellen Umgebung durchzuführen, was weniger Kosten verursacht als reale Schulungen.
Flexibilität: MR ermöglicht es, Schulungen jederzeit und überall durchzuführen, was die Flexibilität erhöht und die Möglichkeit bietet, Schulungen an die individuellen Bedürfnisse der Lernenden anzupassen.
Erhöhung der Motivation: MR ermöglicht es, Schulungen in einer interaktiven und unterhaltsamen Form durchzuführen, was die Motivation der Lernenden erhöhen kann und ihnen hilft, die gelernten Inhalte besser zu behalten.

Neben diesen Vorteilen kann die Anwendung von Mixed Reality in der Führungskräfteausbildung helfen, weil sie es ermöglicht, komplexe Zusammenhänge und Szenarien in einer realitätsnahen Umgebung zu erleben und zu üben. Mixed Reality ermöglicht es, in einer virtuellen – aber auch einer realen – Umgebung interaktiv mit realen und virtuellen Objekten zu arbeiten und so komplexe Prozesse und Abläufe besser zu verstehen. Dies gestattet Führungskräften, mögliche Auswirkungen ihrer Entscheidungen in einer sicheren Umgebung zu simulieren, bevor sie sie in der realen Welt umsetzen, oder aber auch, wie im vorgestellten Projekt, die Entscheidung in dieser Umgebung vorzubereiten und zu planen. In der Mixed-Reality-Umgebung kann man auch Szenarien erstellen, die in der realen Welt nicht möglich oder zu gefährlich sind, wie z.B. in einer komplexen Anlage, in einer Naturkatastrophe oder einem militärischen Einsatzszenario. In der Taktik bzw. im taktischen Planungsprozess kann die Entscheidungsqualität, insbesondere durch Visualisierung des Geländes und von Teilschritten des Planungsverfahrens, entscheidend verbessert werden. Vor allem unterstützt der Einsatz der MR die Transferleistung von der zweidimensionalen Kartendarstellung in das (verkleinerte) Gelände bzw. umgekehrt. Die im Holodeck gewonnen Erkenntnisse schaffen bei der Übertragung, von der drei- wieder in die zweidimensionale Darstellung, eine Qualitätssteigerung der Planungsergebnisse. Im militärischen Planungsprozess kann der Einsatz von Mixed Reality dazu beitragen, das Gelände in einer realistischen und interaktiven Weise zu beurteilen. MR ermöglicht es, 3D-Modelle von Gelände, Gebäuden und anderen physischen Umgebungen zu erstellen und diese in einer virtuellen Umgebung darzustellen, sowie die Planungsergebnisse zu visualisieren. Dies kann helfen, den militärischen Planungsprozess zu beschleunigen und zu verbessern, indem es den Planern ermöglicht, das Gelände in Echtzeit zu erkunden und zu analysieren.

Ein Beispiel für den Einsatz von MR im militärischen Planungsprozess kann die Erstellung von 3D-Modellen von bestimmten Geländeabschnitten, potenziellen Zielgebäuden oder -anlagen sein. Diese Modelle können dann verwendet werden, um die Bewegungs-, die Wirkungsmöglichkeiten oder die Deckungsmöglichkeiten für Soldaten zu untersuchen, um die Risiken und die potenziellen Erfolgschancen eines Einsatzes abzuschätzen. Ein weiteres Beispiel kann die Erstellung von 3D-Modellen von Geländeformen und Vegetation sein, um die Beweglichkeit von Fahrzeugen und Soldaten zu analysieren und potenzielle Stellungs- bzw. Deckungsmöglichkeiten für feindliche Kräfte zu identifizieren. Genau diese beiden Anwendungsfälle werden im vorliegenden Projekt kombiniert. MR-Technologie kann verwendet werden, um Szenarien zu simulieren und zu trainieren, indem Soldaten in eine virtuelle Umgebung gebracht werden, die dem Gelände und den Bedingungen entspricht, mit denen sie im Einsatz konfrontiert sein werden. MR kann helfen, den militärischen Planungsprozess zu verbessern, indem es den Planern ermöglicht, das Gelände in einer realistischen und interaktiven Weise zu beurteilen, potenzielle Risiken und Chancen zu identifizieren und Szenarien zu simulieren und zu trainieren. Das vorliegende Projekt baut auf den Erkenntnissen der Implementierung der Mixed Reality Technologie in die Führungskräfteausbildung auf. Geht es dabei um die Visualisierung von Szenarien im Gelände, basiert das hier vorzustellende Projekt auf der Verwendung von Mixed Reality zur Plastifizierung des Geländes im Planungsprozess. Dabei sind mehrere Anwendungsfälle anzusprechen. Zunächst geht es um die Erweiterung der zweidimensionalen Kartendarstellung um die dreidimensionale Visualisierung in einem Holodeck ähnlichen Umfeld.

Der Planungsschritt wird im Holodeck mit den Studierenden besprochen, in Teilschritten erarbeitet und dann auf die Karte übertragen. Alternativ zur analogen Karte kann dazu auch ein digitales georeferenziertes Planungstool verwendet werden. Dadurch wird es den Studierenden ermöglicht schon in der Planung eines Einsatzszenarios quasi Einblick ins Gelände zu nehmen. Abgerundet wird diese Herangehensweise schließlich durch den Schritt in das reale Gelände. Dabei werden die Ergebnisse der verschiedenen Planungsschritte nicht im Holodeck, sondern direkt im Gelände nachbesprochen und überprüft. Auch hier kann die MR-Technologie helfen, in dem Linien, Grenzen und weitere Planungen, wie zum Beispiel Räume für bestimmte militärische Systeme, taktische Zeichen oder Kräftegruppierungen von der Karte lagerichtig ins Gelände projiziert werden. Am Ende wird das Planungsergebnis, welches sich im sogenannten Plan der Durchführung zeigt optimiert und unmittelbarer mit dem Gelände in Beziehung gebracht, als dies mit der Planung auf einer analogen Karte möglich wäre. Ein weiterer Anwendungsfall ist es im Holodeck komplette, mögliche Konfigurationen unterschiedlicher Einrichtungen zu platzieren und dann mittels der MR-Technologie im Maßstab 1:1 ins Gelände zu übertragen. Dabei ermöglicht die Verwendung der Software Holopackage der Firma Realsim die Übertragung der Miniaturdarstellung im Holodeck in das Gelände vor Ort in Realgröße. So können Gefechtsstände oder Versorgungseinrichtungen geplant und dann in der Realität richtiggehend begangen werden. Dies sind nur zwei von vielen Möglichkeiten der Anwendung des didaktischen Grundkonzeptes.

Der Mehrwert für die Ausbildung besteht darin, die planerische Kreativität auch in Realität überprüfen und in weiterer Folge optimieren zu können. Dabei wird den Studierenden die Erfassung der Geländegegebenheiten bereits bei der Planung ermöglicht. Nun soll der Planungsprozess näher erläutert werden, um hier einen kleinen Einblick hinsichtlich dieser neuen Vermittlungsmethode gewinnen zu können. Der Einsatz militärischer Kräfte basiert stets auf einem entsprechenden Plan, der mittels der militärwissenschaftlichen Methode des „Taktischen Führungsverfahrens“ erstellt wird. Zunächst wird die Situation einleitend erfasst und die Aufgabenstellung in ihren Kernparametern, nach Kraft, Zeit und Raum dargestellt. Diese einleitende Lagefeststellung ist der Ausgangspunkt für den Schritt der Orientierung. Hierbei wird der erhaltene Auftrag hinsichtlich der zu erreichenden Zielsetzung und dem Zweck des eigenen Handelns, sowie der begünstigenden und einschränkenden Faktoren erfasst. Wenn diese Faktoren klar sind, beginnt die eigentliche Entscheidungsfindung, die sich in die Beurteilung der Lage (bestehend aus der Beurteilung der Lage der Konfliktparteien, der Beurteilung der Umfeldbedingungen und der Beurteilung der eigenen Lage), die Erwägungen und die Entschlussfassung unterteilt. Die Beurteilung der Lage mit ihren drei Unterschritten, wie auch Teile der einleitenden Lagefeststellung und der Orientierung, werden grundsätzlich graphisch (auf einzelnen Folien, je Beurteilungsschritt) anhand einer Karte im Maßstab 1:50.000 beurteilt. Am Ende der Entscheidungsfindung steht ein Entschluss, an den die Planung der Durchführung, mit dem konkreten graphischen Plan der Durchführung anschließt. Danach folgen im „Taktischen Führungsverfahren" die weiteren Schritte der Befehlsgebung, der Durchführung selbst und die Kontrolle. Anschließend setzt der Führungs-Kreislauf wieder von vorne an.

Der Teilbereich des „Taktischen Führungsverfahrens“ bestehend aus Orientierung, Entscheidungsfindung und Planung der Durchführung wird auch als Planungsverfahren bezeichnet. Genau hier setzt das Theresianische Taktik-Holodeck in der Ausbildung an. Zunächst dient das Command-Modul der Realsim-Software nur dem Einblick in das Gelände im Hörsaal. So kann die Geländestruktur plastisch wahrgenommen werden und der jeweilige Beurteilungsschritt kann unter Anleitung durch den Vortragenden im digitalen Geländemodell besprochen werden. Das Erarbeiten der jeweiligen Faktoren für den einzelnen Beurteilungsschritt wird abgeschlossen durch die Übertragung des Besprochenen auf die zweidimensionale Karte bzw. auf die jeweilige Folie auf der Karte. Dadurch kann die Lücke in der Vorstellung zwischen Kartendarstellung und realem Gelände geschlossen werden. In einem weiteren Schritt können Inhalte, die so erarbeitet wurden, auch wieder im digitalen Geländemodell visualisiert werden. Betrachten wir beispielsweise den Teilschritt Einfluss des Geländes auf die Einsatzführung der Konfliktpartei. Zunächst wird im Taktik-Holodeck besprochen in welchen Breiten in bestimmten Geländeabschnitten die Konfliktpartei vorgehen kann. Kann sie sich mit nur einem Fahrzeug oder auch unter Umständen mit mehreren Fahrzeugen nebeneinander in einem bestimmten Geländeabschnitt bewegen. So kann ein Bereich des Geländes hinsichtlich dieser Bewegungsmöglichkeiten bearbeitet werden.

Das Ergebnis dieser Besprechung wird im Anschluss mit graphischen Symbolen (je nach Bewegungsbreite unterschiedlich dicke Pfeile, entlang der Bewegung der Konfliktpartei) auf die Karte übertragen. Nach dem Übertrag kann das Ergebnis mit der Einspielung maßstabsgerechter Fahrzeuge in das digitale Geländemodell überprüft und visualisiert werden. Diese Vorgehensweise fördert das Entwickeln einer Geländekompetenz abseits der Nutzung des realen Geländes z.B. im Rahmen einer Geländebesprechung. In Zukunft ist geplant neben diesen Möglichkeiten des Theresianischen Taktik-Holodecks auch die Planungsschritte direkt im digitalen Geländemodell durchzuführen und diese dann in ein digitales Planungstool zu übertragen, welches den Transfer in eine zweidimensionale Darstellung ermöglicht. Dabei werden digitale und analoge Arbeitstechniken miteinander kombiniert. In der konkreten Umsetzung werden Taktikgruppen mit bis zu zehn Personen gebildet. Jeder Studierende und der Trainer werden mit einer MR-Brille ausgestattet. Vorab wird auf dem Trainer-Laptop der entsprechende Geländeabschnitt ausgewählt und im Unterrichtsraum visualisiert. Alle Teilnehmer sehen nun das digitale Geländemodell und können gemeinsam die entsprechenden Arbeitsschritte bearbeiten. Der Vortragende kann dabei direkt mit Bezug auf das Gelände mit den Studierenden interagieren. Die Besprechungsergebnisse werden im Anschluss auf die zweidimensionale Darstellung übertragen. Durch diesen Einblick in das digitale Geländemodell wird unter Zuhilfenahme des Theresianischen Taktik-Holodecks die Qualität der Planungsergebnisse gesteigert.

Nutzen und Mehrwert

Der Mehrwert dieses Projektes liegt darin die Lücke zwischen der Auseinandersetzung mit der zweidimensionalen Karte einerseits und dem dreidimensionalen Gelände andererseits zu schließen. Dabei wird durch Implementierung einer neuen didaktischen Konzeption die Taktikausbildung optimiert. Es besteht aber auch die Möglichkeit in anderen Lehrveranstaltungen diese MR-Technologie einzusetzen. Die Kombination von Planungsunterstützung und Überprüfung der Planung in einem Indoor-Szenario kann, durch die Übertragung der Planungsergebnisse unter Anwendung der MR in das reale Einsatzgelände, zusätzlich die Qualität der Planungsergebnisse steigern. Es ist in weiterer Folge auch möglich Planungsergebnisse in der Einsatzdurchführung für die Führungskräfte in ihrem Sichtfeld sichtbar zu machen. Diese weiterführende Überlegung kann es ermöglichen Pläne für die Durchführung in das Gelände zu projizieren. Dies erhöht in einem Einsatz die Führungs- und Durchführungsleistung militärischer Einheiten. Diese Anwendungsfälle sind nicht nur für die militärische Anwendung, sondern auch für alle zivilen Einsatzorganisationen interessant. Der Einsatz der MR-Technologie in der theoretischen Ausbildung im Hörsaal optimiert die Vermittlung der Inhalte, da der zeitintensive Schritt ins Gelände durch das digitale Geländemodell im Wesentlichen schon begleitend ohne großen Aufwand kompensiert werden kann. Bei der praktischen Umsetzung der Planungsergebnisse in einer Geländebesprechung existiert schon ein klares Bild von den Geländegegebenheiten. Dies spart Zeit und Ressourcen, wie z.B. Fahrzeuge um das Gelände zu erreichen.

Nachhaltigkeit

Das Projekt ist die Fortführung einer Projektserie zur Verbesserung und Optimierung der Lehre in den Kerndisziplinen der Militärwissenschaft. Operation, Taktik, Logistik und Führungslehre stehen hier im Fokus. Vorarbeiten für das eingereichte Vorhaben waren die Projekte „Erfolgsfaktor Führung“ und „Erfolgsfaktor Führung 2“ mit den Teilprojekten „Combined Leadership Training“, „Das neue Theresianische Führungsmodell“ oder dem bereits bei Ars Docendi eingereichten „Planspiel VITIS“. Die Umsetzung des „Theresianischen Taktik-Holodecks“ soll als neues didaktisches Modell in die Taktik-Ausbildung der beiden FH-Bachelorstudiengänge an der FH für angewandte Militärwissenschaften erfolgen. Als Folgeprojekt ist die Entwicklung eines komplett digitalisierten Planungsverfahrens, mit unterschiedlichen Tools (nicht nur MR, sondern auch VR, digitale Karten, digitale Lagedarstellung, …) geplant. Dieses “Planungsverfahren D“ soll unterschiedliche Anwendungen und Technologien zur Optimierung der Planungsarbeit miteinander kombinieren.

Dissemination/Transfer

Wie bereits erwähnt lässt die MR-Technologie zu, Inhalte auch im Theorieunterricht im Hörsaal eindrucksvoll zu visualisieren. Neben dem bereits vorgestellten Projekt zur Implementierung der MR in die Führungskräfteausbildung, bei der es ja darum ging, Hologramme in der praktischen Ausbildung im Gelände für die Studierenden sichtbar zu machen und so die Ausbildung plastischer gestalten zu können, ist dieses Projekt als Vorstaffelung in der Theorie zu verstehen, um hier im Lehrsaal den Geländeeindruck bei der Taktik-Ausbildung zu ermöglichen. Aber auch bei der Einsatzmittellehre können Systeme und Geräte mit der MR-Technologie besser vermittelt werden, z.B. durch die komplette Darstellung als Hologramm oder als reales System mit holographischen Anleitungen und Kommentaren versehen. Ein weiterer Anwendungsfall generiert sich aus der plastischen Vermittlungsmöglichkeit historischer Gefechte in Lehrveranstaltungen zur Militärgeschichte. Dabei können die Gefechtsverläufe auch durch die Studierenden modifiziert werden und so im Rahmen von einem digitalen Wargame nachgestellt werden. Hier sind die Ideen und Möglichkeiten, wie z.B. eine Fernlehr-Version, bei weitem noch nicht ausgeschöpft.

Institutionelle Unterstützung

Der materielle Aufwand orientiert sich an der Gruppengröße (zwei Gruppen mit je zehn Studierende) in der Lehrveranstaltung. Daraus ergibt sich die Anzahl an MR-Brillen und der Softwarepakete der Firma Realsim. Der zeitliche Aufwand ist dem Aufsetzen der einzelnen Szenarien und der Verweildauer im digitalen Geländemodell geschuldet. Hier kann von einem von ca. einem halben Tag für das Aufsetzen des Szenarios ausgegangen werden. Die Dauer im Geländemodell ist abhängig von der Anzahl und dem Umfang der einzelnen darin zu bearbeitenden Beurteilungsschritte. Das Projekt wurde mit dem Sommersemester 2023 gestartet und soll eine gesamte Projektdauer von drei Jahren umfassen. Die Kosten für die Implementierung der militärischen Trainingsumgebung und die Umsetzung in der Taktikausbildung beläuft sich auf ca. 70.000 €.

Positionierung des Lehrangebots

Das Projekt Theresianisches Taktik-Holodeck findet im FH-Bachelorstudiengang "Militärische informations- und kommunikationstechnologische Führung" seine Umsetzung. In der Taktikausbildung soll unter Verwendung digitaler Lehr-/Ausbildungsmittel die Überbrückung der abstrakten Planungstätigkeit an einer Karte hin zur Anwendung im Gelände durch die Verwendung eines Holodecks geleistet werden.

Links zum Projekt