System zur Effizienzsteigerung und Assistenz bei Produktionsprozessen

Oliver Korn

fmx-bannerDas Institut für Visualisierung und interaktive Syteme (VIS) der Universität Stuttgart entwickelt im Projekt gemeinsam mit der Korion unter anderem ein Softwaremodul, das spielerische Elemente in industrielle Arbeitsprozesse integriert. Dazu werden die Bewegungen von Menschen an Montagetischen mit Bewegungssensoren erfasst, interpretiert und in Echtzeit spielerisches Feedback auf die Arbeitsfläche projiziert. Derzeit werden solche Lösungen experimentell bei der GWW erprobt.

Die Potenziale des Systems werden jetzt auch auf der Messe fmx 2014 in Stuttgart gezeigt.
Korion und VIS sind mit dem Stand 1.2 von Di. 22.04. bis Fr. 25.04. vor Ort.

Vom 13. bis 16. März 2014 konnten sich die über Werkstättenmesse-2-sm 21.000 Besucher auf der Werkstätten:Messe in Nürnberg über Angebote von Werkstätten für behinderte Menschen informieren. Die GWW – Gemeinnützige Werkstätten und Wohnstätten GmbH war einer der insgesamt 234 Aussteller in diesem Jahr.

Während viele Aussteller Produkte aus den Werkstätten zum Verkauf anboten, legte die GWW ihren Schwerpunkt auf das Kooperationsprojekt motionEAP. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft geförderte Kooperationsprojekt wurde zu dem zur Werkstätten:Messe ausgeschriebenen exzellent:Kooperation Preis eingereicht. Wir freuen uns, dass die GWW mit ihren Projektpartnern für den Preis nominiert wurde und damit zu den besten drei in dieser Kategorie gehört.

Die Jury begründete ihre Auswahl wie folgt:

Werkstättenmesse-3-sm„Gemeinsam entwickeln die Partner mit „motionEAP” eine zielgerichtete Unterstützung insbesondere leistungsgeminderter Mitarbeiter bei Produktionstätigkeiten. Das System erfasst, wie die Arbeitsschritte ausgeführt werden, und weist auf Fehler hin. So können Produktqualität und Prozessstabilität verbessert werden. Zugleich unterstützt motionEAP durch den Einbezug ergonomischer Aspekte ein gesundes Arbeitsverhalten und beugt verschleißbedingten Erkrankungen vor. Das System kann individuell auf die Bedürfnisse der Mitarbeiter eingehen und sicherstellen, dass es zu keiner Überforderung oder Überlastung kommt. Die Kooperation überzeugt durch ihre Kooperationstiefe und -komplexität, sowie der Tatsache, dass alle Kooperationsteilnehmer Know-how einbringen, um gemeinsam von den Ergebnissen zu profitieren.“

Das Institut für Visualisierung und interaktive Systeme (VIS) der Universität Stuttgart entwickelt gemeinsam mit der KORION GmbH die Software für den Prototypen eines neuartigen Assistenzsystems. Der Prototyp der Anwendung kombiniert die 3D-Räume der Tiefensensoren Kinect und LeapMotion. Die Anwendung erkennt die einzelnen Finger beider Hände und erlaubt es, Vorgänge durch einfache Gesten zu steuern. Dabei werden sowohl freie Gesten im Raum erkannt (z. B. das Zeigen mit dem Finger) als auch Berührungen der Arbeitsoberfläche (“Touch-Events”). Zugleich können Videos oder auch interaktive 3D-Räume auf beliebige Flächen projiziert werden.

So wird es beispielsweise möglich, durch einfache Bewegungen das 3D-Modell eines Werkstücks zu drehen oder zu zoomen. In zukünftigen Entwicklungsstufen wird auch Objekterkennung integriert, so dass ein kontext- und produktspezifisches Feedback zu den Vorgängen – z. B. in der manuellen Montage – ermöglicht wird.

Das nachfolgende Video zeigt den aktuellen Funktionsumfang des Prototypen:

motionEAP-gamesEnde August wurden die vom der Universität Stuttgart (VIS) gemeinsam mit der Korion GmbH entwickelten bewegungsgesteuerten Spiele zur Leistungsermittlung in einem Vortest bei der GWW Gemeinnützige Werkstätten und Wohnstätten GmbH Sindelfingen evaluiert. Von jedem der elf Probanden wurde alle acht spielerischen Anwendungen getestet.

Diese vereinfachte Leistungsermittlung wird später vor sämtlichen Tests mit den Assistenzsystemen durchgeführt um sicherzustellen, dass die gemessenen Effektgrößen nicht auf natürliche Varianz zurückzuführen sind.

Ein erstes Ergebnis der Studie war, dass die Handerkennung bei Menschen mit Behinderungen oft nicht optimal funktioniert, da die Teilnehmer ihre Hand immer wieder in ungewöhnliche Winkel bringen. In Zukunft wird daher für die Leistungsermittlung eine robustere, haptische Technologie eingesetzt: Der Microsoft PixelSense-Tisch.

Im November 2013 findet die Hauptstudie statt, in der die verbesserten Spiele mit einer deutlich größeren Probandenzahl getestet werden. In dieser Studie wird auch geprüft werden, wie die Ergebnisse der spielerischen Leistungsermittlung mit bestehenden Arbeitseinschätzungen korrelieren (HAMET, Leistungseinschätzung der Leiter in den Werkstätten).

motionEAP-Games-TdW-2013In der ersten Monaten der Projektlaufzeit entwickelte das Institut für Visualisierung und interaktive Systeme der Universität Stuttgart (VIS) gemeinsam mit der Korion GmbH bewegungsgesteuerte Spiele. Diese werden für das Training und die Leistungseinschätzung von Menschen mit Behinderungen sowie leistungsgewandelter Personen in der Produktion eingesetzt.

Am 22. Juni wurden die Trainingsspiele einem “Härtetest” unterzogen: Besucher des Tags der Wissenschaften testeten sie live im HCI-Labor der Universität Stuttgart. Dabei waren die Spiele ein Anziehungspunkt für Besucher und so konnten die Forscher gleich testen, wie robust die Handerkennung im Praxiseinsatz funktioniert.

Während des Tests kam der von der Firma Schnaithmann in Kooperation mit der Hochschule Esslingen konstruierte Experimentaltisch zum Einsatz. Er wurde mit einer Tiefenkamera und einem Projektor ausgestattet, um eine natürliche Interaktion (NI) zu ermöglichen. Die Software zur Multitouch-Erkennung stammt von der University of Lancaster und wird derzeit von VIS und Korion überarbeitet und optimiert. Ziel ist die Entwicklung einer neuen Open-Source Library für robuste Steuerung durch natürliche Interaktion im Produktionsumfeld.

HEAm 07.02.2013 traf sich das Projektkonsortium an der Hochschule Esslingen zum Kick-Off-Meeting. Nach der Begrüßung durch Prof. Dr. Thomas Hörz (Hochschule Esslingen) stellten die Partner ihre jeweiligen Arbeitsschwerpunkte dar.

Im Anschluss wurde der  Meilensteinplan über die gesamte Projektlaufzeit verabschiedet. Grundlegende Organisationsabläufe im Projekt wurden festgelegt und ein Entwurf des Konsortisalvertrages vorgestellt.