Unterstützung für Werker

Digitale Assistenzsysteme
in der Produktion

Digitalgestützte Assistenzsysteme gewinnen in Fabriken an Bedeutung. Gerade komplexe Fertigungsaufgaben lassen sich so schnell, mit weniger Fehlern und von geringer qualifizierten Mitarbeitern ausüben. Für eine Studie haben 144 Produktionsverantwortliche darüber gesprochen, wie es in ihren Werken um die digitale Assistenz bestellt ist.

Utility Film in der Praxis (Bild: Memex GmbH)

Im Spannungsfeld des technologischen Wandels wird sich das Aufgaben- und Anforderungsspektrum des Menschen im produzierenden Unternehmen drastisch verändern. Organisieren sich Maschinen und Werkstücke zunehmend selbstständig, werden auch komplexe Herstellungsverfahren ohne menschliche Unterstützung beherrschbar. Doch entgegen der vielfach laut werdenden Skepsis werden für die Fabriken der Zukunft keine menschenleeren Werkshallen angestrebt – Industrie 4.0 bedeutet, dass die Werker auf Shopfloor-Ebene nahtlos in ein eng vernetztes, cyberphysisches Gefüge eingebunden werden. Digitale Assistenzsysteme sind ein wichtiger Baustein auf dem Weg in die vernetzte Fabrik. Visualisierte Arbeitsanweisungen steigern die Fähigkeiten der eingesetzten Mitarbeiter, die Qualität der Produkte und letztlich auch die Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens. Ziel einer Untersuchung des Fraunhofer Instituts für Arbeitswirtschaft und Organsaition war es nun, den Einsatz von digitalen Assistenzsystemen im Produktionsumfeld widerzuspiegeln und auch deren Perspektiven für die Zukunft zu ermitteln. Angefertigt wurde die Studie von der Memex GmbH und dem Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Stuttgart (MKZ). Insgesamt wurden Vertreter aus 144 Unternehmen unter anderem nach Ihren Erwartungen befragt, welche digitalen Assistenzsysteme sich an Produktionslinien in Zukunft etablieren werden. Physische Assistenz wie Robotik, mechanische Hebehilfen blieben unberücksichtigt.

Digitale Assistenzsysteme

Digitale Assistenzsysteme unterstützen Menschen etwa bei der Informationssammlung und -aufbereitung, dem Treffen von Entscheidungen sowie dem Ausführen und der Kontrolle von Menschen, Maschinen, Prozessen und Produkten. Ebenso können sie beim Lernen und Einüben von Tätigkeiten helfen. Für die Studie haben sich die Autoren auf folgende Technologien konzentriert:

• • Virtual Reality ist eine vom Computer geschaffene Welt ohne reale Gegenstände. VR bildet eine hochwertige Benutzerschnittstelle, die über Kopf- und Handbewegungen, über die Sprache oder den Tastsinn gesteuert wird. Der Einsatz von VR reicht mittlerweile weit über die Darstellung einzelner CAD-Bauteile hinaus. Ganze Umgebungen und Prozesse können virtuell generiert werden. Aber auch virtuelle Meetings sind möglich.
• • Augmented Reality oder AR steht für die erweiterte Realität. Es ist eine Zwischenform aus der Wahrnehmung von Realität und computergenerierten Daten. Diese Zwischenform ist im Bereich der Mixed Reality einzustufen. Die Daten und Informationen werden via verschiedener Endgeräte in die Realität überlagert. Ein gängiges Endgerät für diese Technologie ist die Datenbrille, eingesetzt wird sie etwa für die Einblendung von Maschinendaten oder Betriebsanweisungen über die realen Assets.
• • Picking-Technologien helfen Mitarbeitern bei der Kommissionierung von Gegenständen, häufig für den Versand von Produkten oder die Materialversorgung der Fertigung. Dazu kommen oft visuelle Hilfsmittel wie Lampen und zunehmend auch erweiterte Realität (siehe AR) zum Einsatz. Eine Pick-by-Vision-Applikation blendet Kommissionierern im Lager zum Beispiel zielgerichtete Informationen direkt in das Blickfeld einer Datenbrille, oder Head-Mounted Display, ein.
• • Condition Monitoring beschreibt eine Identifikation des genauen, zumeist nicht direkt messbaren Anlagenzustands und die Extrapolation der Zustandsveränderung bis zum Ausfall. Die Hauptziele des Condition Monitorings sind es, Ausfallzeiten zu verhindern und die Wartungsintervalle zu optimieren.
• • RFID steht für Radiofrequenzidentifikation. Diese Technik ermöglicht es, jeden Gegenstand, der mit einem RFID-Transponder ausgestattet ist, kontaktlos zu identifizieren. Ein Chip, der als Datenspeicher dient, kommuniziert hierzu über Funk mit einer Basiseinheit. Einsätze in Bezug auf digitale Assistenz sind die Identifikation von Mitarbeitern für die Rechtefreigabe zur Maschinenbedienung oder das Anbringen von RFID-Tags an Montageteilen zur Identifikation.
• • Industrielle Bildverarbeitung könnte als Wegbereiter für Industrie 4.0 eine Schlüsselrolle einnehmen: Berührungslos arbeitende Multisensor-Architekturen machen es möglich, qualitätsbestimmende Produktmerkmale möglichst früh, umfassend und taktgebunden zu überwachen. Daneben übernehmen direkt in der Linie eingesetzte Systeme zunehmend prozesssteuernde Aufgaben und dienen mit vielen einzelnen Abfragen je Herstellungsschritt der Beherrschung, Absicherung und Regelung von Produktionsabläufen in Abhängigkeit der rückgeführten Echtzeitdaten.
• • Fahrerlose Transportfahrzeuge: Die Fahrzeuge erfüllen autonom und kooperativ logistische Aufgaben. Die Wandelbarkeit der FTF erlaubt es, Betriebspunkte einer Anlage flexibel an aktuelle Gegebenheiten anzupassen.
• • Für die Positionserkennung sind GPS-Module heute weit verbreitet. Die Positionsdaten lassen sich über drahtlose Netzwerke übertragen, um Positionen von Fahrzeugen, Produkten und Betriebsmitteln zu erfassen.
• • Die digitale Visualisierung von Informationen ist als Basistechnologie quasi in allen der befragten Unternehmen im Einsatz.

Gründe für die Anwendung

Nach den Gründen für den Einsatz von digitalen Assistenzsystemen gaben vier von fünf Befragten das Streben nach höherer Produktivität an. Prozesskontrolle, Qualität und Wirtschaftlichkeit sind weitere wichtige Eigenschaften, die Anwender erwarten. Erst darauf folgen die Beweggründe, die den Mitarbeiter in den Mittelpunkt rücken, etwa Flexibilität, Zufriedenheit, Qualifikation. Der Fokus liegt also auf effizienteren und besseren Prozessen.

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