XR Interaction ToolkitからUI ToolkitとURPへUnity Industryが独自のXR航空訓練をどのように実現しているか

フランクフルトを拠点とするNMY Mixed-Realityに関する最近のケーススタディは、ルフトハンザグループ向けのXR従業員トレーニングプラットフォームの物語を語っており、年間20,000件の自動化された必須XRトレーニングセッションを提供します。その結果は、ルフトハンザにとってゲームチェンジングなコストと時間の節約をもたらし、これにはトレーニング運用コストで75%以上、トレーナーの渡航費で具体的に80%の節約が含まれます。

その驚異的なROIの背後には、NMYがUnity Industryでアプリケーションスイートをどのように開発したかという物語があります。この記事では、彼らの開発プロセスの細部にわたる内容と、フォワード野心的な計画を実現するために技術をどのように推進していくかを掘り下げています。

キーポイント：Unity Industryがルフトハンザのコンプライアンスに準拠した航空従業員トレーニングをどのように支えているか

• NMYは、ルフトハンザの異なる従業員職種向けに、厳格な業界規制に準拠した独自の 没入型トレーニング コースのエコシステムを開発、展開、アップグレードするために Unity Industryを使用 しています。
• NMYのUnity Industryで作成されたアプリケーションでは、年間20,000件の自動必須トレーニングセッションが完了 しています。
• Lufthansa Groupにとって、XR training provides major learning and economic advantagesは大きな学習的および経済的利点をもたらします。
  • 彼らは、アナログベースの指導では再現不可能な危険な状況への対応を、仮想環境で従業員に訓練させることができます。
  • ルフトハンザ自身のデータに基づくと、XRトレーニングフレームワークは従業員とトレーナー双方の出張費用を大幅に削減します。
• NMYの内部調査および実証的な顧客調査によると、空間コンピューティングとゲームベース学習は、従来の教室環境、手動での読書、または2Dのeラーニングビデオと比較して、4倍高い学習効果を達成していることが示されています。
• その結果は、ルフトハンザにとってゲームチェンジングなコストと時間の節約をもたらし、これにはトレーニング運用コストで75%以上、トレーナーの渡航費で具体的に80%の節約が含まれます。
• NMYの開発サイクルにはUnity Industryで6つの段階があります:
  • 基盤、設定、およびモジュラーアーキテクチャ
  • アセット制作とテクニカルアート
  • インタラクションデザインとコアXR開発
  • ユーザーインターフェースフェース（UI）とグローバルコンテンツのLocalization
  • パフォーマンスの最適化とコンテンツ配信
  • スケーラブルななエンタープライズおよびシステムインテグレーション
• NMYのkey Unity Industry featuresには以下が含まれます。
  • XR Interaction ToolkitとXR Hands
  • UI ToolkitとLocalizationパッケージ
  • Unity パッケージマネージャー
  • ユニバーサルレンダーパイプラインとHD レンダーパイプライン

トレーニングコースから自動認定までの終了したシステム

NMYは、プロプライエタリの機器の物理的に正確で高性能な3DDモデルを作成する深いデジタルツインの専門知識と、魅力的なゲームベースのシミュレーション、自然なユーザーエクスペリエンス（UX）、ストーリーテリングを融合させています。

NMYのフラッグシップXRソフトウェアは、ルフトハンザグループ向けに航空機セキュリティトレーニングと貨物ランプエージェントの職業訓練を含みます。これらのアプリケーションは、スタンドアロンVRヘッドセット、モバイルタブレット、およびウェブをターゲットとしています。

この必須トレーニングは、ドイツの航空当局であるルフトファルト・ブンデスアムト（LBA）が定める厳しい業界規制に準拠しています。NMYのプラットフォームは試験結果を配信する必要もあります。同社のシステムは試験を自動的に評価し、合格したライセンスをルフトハンザの企業学習管理システム（LMS）およびローテーションシステムとリアルタイムで同期します。

NMYのXRトレーニングがアナログ手法を凌駕する5つの理由

NMYによると、XRトレーニングは5つのゲームチェンジングな利点をもたらし、その結果、ルフトハンザは物理的な模擬装置や航空機で行われていた古いアナログベースのコースをほぼ置き換えることになりました。

1. リアルな部屋スケールの没入感:
   1. 自然な、ルームスケールの動き、コントローラーフリーの空間インタラクションは、トレーニングを現実の「ホロデッキ」（テレビシリーズ『Star Trek』のホロデッキルームのような）体験に近づけます。
   2. 研修生は、自身の作業環境の1対1のデジタルツインにステップ、強い物理的臨場感を創出します。
2. 深い集中力と筋記憶による高い学習効果:NMY独自の内部調査および実証的な顧客調査により、従来の教室環境、手動での読書、または2Dのeラーニングビデオと比較して、学習効果が4倍高いことが示されています。その理由には以下が含まれます。
   1. トレーニングSequencesは、視覚的な合図と特徴から始まり、徐々にフェードアウトし、学習者が筋記憶に頼って現実的なシミュレーションで手順を実行するように促します。これは、より高い知識リテンションと、重要な現実ワールドの状況におけるより速く、より自信のある想起につながる可能性があります。
   2. チームは、実際の航空機でシミュレーションを行うするには物理的に不可能または危険すぎる仮想的な極端な危険、火災、重要機器の故障を安全に経験し、解決することができます。
   3. 全体として、没入型のVRは学習者の注意を引きつけ 外部の邪魔を排除します。
3. トレーナーの渡航費80%削減を含む、大幅なコストと時間の節約:
   1. 従業員のために:彼らは今や、ブリュッセル、フランクフルト、ミュンヘン、チューリッヒのいずれかの最寄りのXRハブまで、地元または地域的に通勤するだけでよい。
   2. 上級講師の皆様へ:以前は、本社からブリュッセルまたはチューリッヒまで飛行機で移動し、ホテルを予約し、たった2時間の試験を行うためだけに2日間の生産性を失わなければなりませんでした。
   3. 現在、彼らは本社（例：フランクフルト）から働き、トレーニングのためにリモートでダイヤルインするためにNMY システムオペレーター（タブレットまたはデスクトップダッシュボード経由）を使用しています。彼らは研修生が見ているものを正確に見ることができ、試験をリアルタイムで評価し、ボタンを押すことでライブのストレスシナリオ（煙や技術的なエラーなど）をトリガーできます。
4. デジタルツインの相乗効果:高度に複雑な航空機がデジタル化されると、その同じ3Dアセットが企業グループ全体で再利用されます。客室乗務員はセキュリティ訓練やサービス訓練に使用し、貨物チームは地上ロジスティクスや技術的な取り扱いに使用します。この「一度ビルドして、無限にデプロイする」という哲学は、組織全体のアセットROIを最大化します。
5. 高い学習者のエンゲージメント:NMYプロプライエタリの学習モデルに基づいた対話するでゲーム化された仕組みが、日常的なコンプライアンスを魅力的な体験に変えます。事後トレーニング調査では、学習者がこの直感的で実践的なトレーニングを好むことが一貫して示されています。

Unity Industry:航空宇宙企業のXRトレーニングの技術的基盤

Unity IndustryはNMYの中核となる開発プラットフォームであり、彼らが完全なMRスペクトルを扱うことを可能にしています。

NMYのCEOであるセバスチャン・デマーレが言うように、「Unity Industry」は当社のマルチプラットフォームソフトウェア戦略を推進する主要なエンジンとして機能しています。Unityの柔軟なアーキテクチャとツールにより、大規模で非常に複雑な3DDシーン（ボーイング777F全体や詳細な客室内部など）を、スタンドアロンアロンのモバイルVRデバイスやフラット画面デバイス上に展開し、ルフトハンザグループの高忠実度で安全性が求められるトレーニングアプリケーションをスケールおよび保守することができます。

Unityの「ビルド、デプロイエブリウェア」パイプラインにより、NMYはハードウェアに依存せず、クライアント固有の運用上、セキュリティ上、またはロジスティクス上の制約に合わせて適切なデバイスを選択できます。彼らの現在のターゲットプラットフォームは次のとおりです。

• スタンドアロンおよびPCVR:モバイルVRヘッドセットだけでなく、終了な有線PCVRセットアップにも展開される高没入型空間アプリケーション。
• モバイルおよびデスクトップのフォールバック:iOS/Androidタブレット（タッチコントロール）、デスクトップアプリケーション（マウス/キーボード）、およびウェブに全く同じ3DDアセットとロジックをシームレスにエクスポートします。

グローバルに認証されたエンタープライズスケールのXRエコシステムを構築するには、構造化され最適化された制作パイプラインが必要です。NMYの開発チームは15〜20名の専門家で構成されており、主な開発プロセスは以下の段階に分かれています。

1.基盤、設定、およびモジュラーアーキテクチャ

プロセス:航空機メーカーから重いCADデータをインポートする前に、NMYは堅牢でモジュール化されたプロジェクトアーキテクチャを確立しました。このエコシステムはスタンドアロンVR、PCVR、タブレット、デスクトップアプリケーションにまたがっているため、コードベースの再利用性とクリーンな依存関係管理が極めて重要です。

XRソフトウェアウェアエンジニアとUnity開発者からなる彼らのコア技術チームは、トレーニングSequencesと顧客インタラクションメカニズムを駆動するC#ロジックを記述しています。内部フレームワークソリューションとモジュラーシステムを展開することにより、彼らのエンジニアは長期的な保守性を念頭に設計された、安定性があり、持続可能で、信頼性の高い基盤を提供します。

メインのUnity Industryツール:

• Unity Package Manager (UPM):セバスチャン・デマーレ氏によると、UPMはNMYがプロプライエタリのシステムをバージョン管理されたパッケージにラップすることを許可し、プロジェクト間のモジュール性を「プラグインをインストールするのと同じくらい簡単に」しました。
• Unity ScriptableObject:ScriptableObjectは、データレイヤーとシーン内の実行ファイル可能なコンポーネントとの間の疎結合を可能にするため、プロジェクトアーキテクチャの不可欠な構成コンポーネントです。
  • 彼らは、3Dエンジンの抽象化レイヤー内であっても、モデル・ビュー・プレゼンターのようなデザインパターンをNMYの開発者が実装しやすくしています。それらはまた、イベントシステム、型、または共有可能な変数ストレージのような幅広いアセットベースのアプローチを実装することを可能にし、コードをクリーンに保ち、静的コンテキストを避けるのに役立ちます。

NMYのチームリーダー開発者であるマーク・ピーター氏は、「Unityのモジュール式で拡張可能なアーキテクチャと、強力なC# .NETフレームワークの組み合わせにより、非常に柔軟なツールセットとなっています」と述べています。高レベルAPIを使用して、MVPビルドを迅速に作成できます。より複雑な課題に取り組む際には、Addressables、DOTS（データ指向技術スタック）、Burstコンパイラー、C# Job Systemなどの強力な低レベル機能を活用して、必要なパフォーマンスを提供できます。最終的に、これにより、スタンドアロンアロンのVR上であってもリアリティを損なうことなく、高忠実度でクロスプラットフォームフォームな航空訓練を実施できるようになります。

Unityからのより技術的な知識

• ゲームプログラミングパターンチュートリアルプレイリスト
• 上級者向けのUnity開発者向けDOTSの概念、機能、サンプル入門
• ScriptableObject を使って Unity でモジュラーゲームアーキテクチャを作成する

2.アセット制作とテクニカルアート

プロセス:NMYの3Dおよびテクニカルアートチームは、1:1スケールの航空機環境がモバイルVR GPUでスタッターフリーなフレームレートで動作するように、すべてのアセットを最適化しています。この段階では、仮想トレーナーや乗客として機能するリアルな人間のアバターを統合することも含まれます。

アセットの最適化に加えて、NMYのテクニカルアーティストは、シェーダーの設定、ライティングのベイク、およびUniversal Render Pipeline（URP）を使用して、パフォーマンスの高いフレームレートを維持しています。また、すべての仮想消火器、キャビンドア、カーゴハイローダーが1対1の物理的精度で動作し、反応することも保証しています。

メインのUnity Industryツール:

• Universal Render Pipeline (URP):URPは、モバイルから終了なコンソールやPCまで、範囲なプラットフォームで最適化されたグラフィックスを効率的に作成できるワークフローを提供します。
• ライトマップベーカーを計算し、xAtlas:これらは環境の最適化にとって極めて重要です。彼らは静的シーンに高忠実度のライティングをベイク、テクスチャチャアトラス処理を行い、フォトリアリズムを維持しながらメモリ使用量を低く保っています。
• Shader Graph:彼らのテクニカルアーティストは、重いコードオーバーヘッドヘッドなしに、動的でカスタムのシェーダー（対話するなガラス、煙、危険状態のハイライトなど）を視覚的にスクリプト化できます。
• パイプライン I/O サポート:彼らは、ロココモーションスーツ、キャラクタークリエイター（CC5）、iCloneなどを含む外部キャラクターアニメーションソフトウェアをUnityに直接接続するためにI/Oパイプラインを使用し、デジタルアバターにリアルな動きを作り出しています。

「特定のツールが存在しない場合でも、Unityのオープンなアーキテクチャにより、自前で開発し、他のエンタープライズプロジェクト全体にスケールさせることができます」とセバスチャン・デマーレ氏は述べています。

Unityからのより技術的な知識

• Universal Render Pipelineで人気のシェーダーと視覚効果を作成する
• 上級者向けのURP入門

3.インタラクションデザインとコアXR開発

プロセス:この段階で、ソフトウェアエンジニアはコアとなるトレーニングロジックをビルドします。主な目標は、サポートされているすべてのプラットフォームで仮想環境との自然で直感的なやり取りを保証することにより、エンドユーザーのテクノロジー不安を解消することです。

メインのUnity Industryツール:

• XR Interaction ToolkitとXR Hands:これらのパッケージは、彼らのトレーニングフレームワークの背骨を形成しています。NMYは、フライトクルーやランプエージェントがぎこちないコントローラーなしで仮想ツールを操作し、ドアを開け、スイッチを反転させ、消火器を掴むことができるように、カスタムのトレーニング固有のインタラクションと自然なハンドインタラクションを実装しました。
• Unityビルトイン3D物理演算:NMYは、Unityのビルトイン3D物理演算エンジンとHD レンダーパイプライン (HDRP)を活用し、キャビン内部、貨物室、重機を1:1スケールで忠実に再現しました。

Unityからのより技術的な知識

• HD レンダーパイプラインにおけるライティングと環境
• VRマルチプレイヤーゲームプレイリストを作成する
• Unity で仮想現実および複合現実体験を作成する

4.ユーザーインターフェースフェース（UI）とグローバルコンテンツのLocalization

プロセス:UIおよびインタラクションデザイナーは、UnityのUI Toolkitを使用して空間インターフェースとユーザーフローを実装します。彼らはVRヘッドセット用の空間メニューと、iPadおよびデスクトップフォールフォールバックバージョン用のスケーラブルなな2DDタッチインターフェースの両方で機能します。

さらに、トレーニングモジュールは、多言語の指示テキストと音声ナレーションでルフトハンザの国際的な従業員をサポートしなければなりません。

メインのUnity Industryツール:

UI Toolkit:UI Toolkitは標準的なウェブ技術に触発されており、HTML、CSS、JavaScriptで行うように、UIの構造体、スタイル、動作をチームが分離できるようにします。NMYは、デザイナーが単一のベースUIデザインを異なるクライアント、画面サイズ、デバイスに効率的に適合させることができるようにします。

Unity Localizationパッケージ:このパッケージは、Googleスプレッドシートのような外部コンテンツプロバイダーと直接統合されています。これにより、専門家やクライアントは、エンジンビルドに触れることなく、多言語のテキストアセットを快適に作成、翻訳、レビューできます。

Unityからのより技術的な知識

• UnityでUI Toolkitを使用してスケーラブルで高性能なUIを作成する
• QuizU:UI Toolkitサンプルプロジェクト

5.パフォーマンスの最適化とコンテンツ配信

プロセス:最終ビルドステージは長期的なスケーラビリティに焦点を当てています。NMYは、新しい航空機や訓練シナリオが追加されるたびにクライアントに大規模なアプリケーションの更新を強制するのではなく、シームレスなXRハブへのデプロイのために重いコンテンツをコアアプリケーションシェルから分離しています。

メインのUnity Industryツール:

Unity Addressablesパッケージ:セバスチャン・デマーレは、Addressablesパッケージをチームのメモリ管理における「切り札」と呼んでいます。モバイルVRヘッドセットに一度に航空機全体を割り当てることを強制する代わりに、AddressablesパッケージによりNMYはランタイムで詳細なモジュールをメモリにストリームインおよびストリームアウトできます。これにより、GPUメモリ使用量とパフォーマンスが最適な状態に保たれます。

Unityプロファイラー:NMYの品質保証エンジニアは、Unityプロファイラーやその他のエンジン内デバッグツールを利用して、クロスプラットフォームビルドのテスト、ハードウェアクラッシュを防ぐためのメモリ使用量の監視、および火災の危険、煙、複雑な貨物積載操作などの仮想的なストレス条件下で自動化された検査スコアリングロジックが正しくトリガーされることの検証を行っています。

Unityからのより技術的な知識

• Unityでモバイル、XR、ウェブに対応するゲームのパフォーマンスを最適化します。
• Unity ゲームのプロファイリングに関する決定版ガイド

6.スケーラブルななエンタープライズおよびシステムインテグレーション

プロセス:Unityは、NMYの対話するクライアントソフトウェアとバックエンドのエンタープライズアーキテクチャを接続する中央ハブとして機能します。

メインのUnity Industryツール:

• Unityの拡張性とインテグレーション機能:NMYは、UnityクライアントアプリケーションをプロプライエタリなNMY System Operatorダッシュボードにリンクさせることができ、これによりインストラクターはライブビデオフィードを監視し、リアルタイムのストレスハザード（煙やシステム障害など）を注入し、研修生を遠隔で評価することができます。この基盤となる機能により、ルフトハンザはトレーナーの出張費用を80%削減することができました。
• カスタムAPI:UnityにカスタムAPIを統合することにより、NMYのアプリケーションは、手動介入なしに、試験の合格・不合格データをLufthansaの学習管理システム（LMS）および人事データベースに直接送信できます。

NMYのXRトレーニングエコシステムは始まりに過ぎない

「私たちはゴールラインに到達していません」とセバスチャン・デマーレは言います。当社のXRトレーニング基盤は、より大規模なエンタープライズエコシステムのオペレーティングシステムとなります。私たちの焦点は、このプラットフォームを単なるトレーニングツールから、インテリジェントで相互接続された空間コンピューティング環境へと変革することです。

セバスチャンと彼のチームは、XRエコシステムにおける次のステップと、Unityがそれを実現する上でどのようにヘルプつかを概説しました。

エコシステムのスケーリング

次のステップは急速な水平スケーリングです。彼らは、客室セキュリティと貨物取り扱いに加えて、複雑なメンテナンス、修理、オーバーホール（MRO）手順、パイロットの習熟訓練、および全機材展開（1つの機体タイプからルフトハンザ全機材へのスケーリング）へと拡大しています。

Unity Industryがどのように役立つか:彼らはAddressablesパッケージとUnity Package Managerに頼り続けるでしょう。彼らは新しい3DDアセットとロジックを作成し、既存のアプリケーションハブにモジュラーDLCコンテンツとしてストリームすることで、アプリを肥大化させることなく効率的なスケーラビリティを確保できます。

AIソリューションと動的シナリオの組み込み

彼らはスクリプト化された訓練シナリオから、高度に動的で予測不可能なAI駆動型環境へと移行するでしょう。彼らは、乗客の興奮を鎮める、航空交通管制とやり取りをする、あるいはユーザーのスキルレベルに適応する動的に生成されたハザードカスケードに対処するなど、リアルなロールプレイのためのスマートNPC（ノンプレイヤーキャラクター）を実装することを目指しています。

Unity Industryがどのように役立つか:「Unity Sentis は我々にとってゲームチェンジャーになるでしょう」とセバスチャン・デマーレは言います。Sentisにより、VRヘッドセット上のUnityランタイム内で直接、上級者向けのなニューラルネットネットワークAIモデルをローカルで実行できます。これは、クラウドの待ち時間ゼロと絶対的なデータプライバシーを備えたAI駆動の音声コマンド、リアルタイム翻訳、スマートアバターを提供できることを意味し、これは企業航空セキュリティにとって厳しい要件です。

ロボティクスと自動化

航空業界はエプロン自動化へと急速に移行しています。NMYは、自律型ラゲッジトウ、ロボットによる地上ハンドリング機器、遠隔操作をDigital Twinsに含めて拡大したいと考えています。目標は、XR環境を単に人間を訓練するためだけでなく、現実ワールドのロボットシステムをシミュレーションを行う、訓練、監視するためにも利用することです。

Unity Industryがどのように役立つか：Unity Roboticsの機能により、NMYは現実ワールドのロボットセンサーを仮想3DD環境と連携させることができます。彼らはUnityでLiDARやカメラのデータをシミュレーションを行うし、ロボットの機械学習モデルを訓練したり、物理的なアプロンロボットからのリアルタイムテレメトリをVRデジタルツインにストリームしたりすることで、人間のオペレーターが遠隔で機械を監視したり遠隔操作したりできるようにすることができます。

CTA:Unity Simulation Pro early accessについて詳しく学ぶ

上級者向けウェアラブル、ハプティクス、バイオメトリクス

NMYは、重機や火災の物理的な抵抗をシミュレーションを行うするためのハプティックフィードバックグローブやスーツを含む「上級者向けの的なウェアラブルデバイス」をXR体験に統合するすることを目指しています。彼らはまた、試験中の研修生の認知的ロードとストレスレベルを測定するために、アイトラッキングと生体認証センサーを使用したいと考えています。そして、彼らは現場でのメンテナンスサポートのために軽量なARスマートグラスをターゲットにすることを目指しています。

Unity Industryがどのように役立つか: UnityのXR Plug-in Management、OpenXR、およびXR Interaction Toolkitパッケージは、コアアプリケーションロジックを書き直すことなく、上級者向けのウェアラブルを組み込むための標準化されたブリッジを提供します。

「Unityは初日から私たちの信頼できるパートナーです」とセバスチャン・デマーレは言います。NMYが今後どのように革新を続け、Unity Industryの技術とグラフィックス能力を押し上げていくのかフォワードに外観ています。