System zur Effizienzsteigerung und Assistenz bei Produktionsprozessen

Blog

Als ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördertes Projekt gehörte motionEAP zu den ausgewählten Projekten, die sich auf der Konferenz “Digitale Innovationen für die Industrie” am 13.10.2016 in Berlin vorstellen durften. Im Mittelpunkt der Veranstaltung standen die Ergebnisse des Technologieprogramms “AUTONOMIK für Industrie 4.0″. Dabei ging es um die zukünftige Gestaltung, die Akzeptanz, den Einsatz digitaler Produkte und Systeme in der Industrie. Passend zum Thema präsentierte motionEAP die adaptive Projektionsassistenz für den Zusammenbau eines Anlassers. Diese Demonstration führte im Rahmen der begleitenden Ausstellung zu anregenden Diskussionen, interessanten Fachgespräche und viel versprechendem Networking. Die eintägige Konferenz bot Herstellern, Anwendern, Dienstleistern, Wissenschaftlern und Branchenvertretern eine Plattform für den Informations- und Wissensaustausch. Mit geballter Expertise wurden Fragen wie Was ändert sich in der Arbeitsorganisation und am Arbeitsplatz“, „Wie arbeiten Menschen und Roboter künftig sicher zusammen?“ „Welche neuen Geschäftsmodelle können durch Industrie 4.0 entstehen?“ oder „Welche Rechtsfragen werden durch die neuen Entwicklungen aufgeworfen?“ erörtert. So diskutierte motionEAP im Rahmen des Panels Arbeiten in der Industrie 4.0 von morgen: Neue Organisationsstrukturen und Qualifikationsprofile gemeinsam mit dem Schwesterprojekt APPsist und Prof. Dr. Hartmut Hirsch-Kreinsen von der TU Dortmund.

autonomik2autonomik1

Die Hannover Messe 2016 gehört wie jedes Jahr zu den wichtigsten Veranstaltungen im Bereich Innovation, Technik und Wirtschaft weltweit. Durch den Besuch von US-Präsident Barack Obama, der zusammen mit Bundeskanzlerin Angela Merkel die Messe eröffnete, genoss sie dieses Mal jedoch noch weitaus mehr internationale Aufmerksamkeit.

Auch motionEAP war sowohl mit einer Demonstration, als auch einer Präsentation vertreten. Auf dem Wissenschaftsstand des Bundeslands Baden-Württemberg konnten verschiedene Exponate der Universität Stuttgart bestaunt werden, wozu auch die Projektionen auf den Werkstückträger im Rahmen von motionEAP gehörte. Neben zahlreichen lokalen Interessenten aus Wissenschaft und Wirtschaft, erfreute sich motionEAP insbesondere bei US-amerikanischen Besuchern großer Beliebtheit. Dies führte zu vielen fruchtbaren Gesprächen und noch mehr positiven Rückmeldungen.

ABC_2853 ABC_2277

(Fotos © Dieter Meyer)

Das große Thema des Workshops „Service-orientierte Architekturen für Industrie 4.0“ war der Umgang mit dem Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0). Dazu hatte das Institut für Innovation und Technik (iit) der VDI/VDE-Innovation + Technik GmbH in Berlin zu einem gemeinsam Erfahrungsaustausch eingeladen.
Um zunächst einen Überblick über die vorgestellten Referenzarchitekturmodell zu gewinnen, gaben Prof. Dr. Reiner Anderl (TU Darmstadt) und Dr. Lutz Jänicke (PHOENIX CONTACT Cyber Security AG) Impulsvorträge. Im Anschluss an eine kurze Diskussion zum allgemeinen Kontextverständnis dieser Modelle, präsentierten neben motionEAP auch die Projekte APPsist und InnoCyFer ihre persönliche Einordnung und sprachen über die Stärken und Schwächen der Architektur. Da es sich bei der RAMI 4.0 um eine Art „Work in Progress“ handelt, ergaben sich aus den subjektiven Einordnungsvorschlägen sehr interessante Fragen, die für die Weiterentwicklung der Modelle hilfreich sein könnten. So konnten auch in den moderierten Diskussionen in kleineren Gruppen zentrale Ergebnisse erarbeitet werden. Als Grundlage dienten dabei die folgenden Fragen:

(1)    Inwieweit ist die Vision der Industrie 4.0 hinsichtlich der Selbst-Organisation und Selbst-Optimierung in den Projekten bereits realisiert?

(2)    Inwieweit bieten die Referenzarchitekturmodelle Hilfestellung bei der Umsetzung von security-by-design Prinzipien?

(3)    Referenzarchitekturen vs. Innovation: Vorteile oder Hindernisse?

Anhand dieser Aspekte zeigte sich, dass motionEAP bereits einen großen Schritt in Richtung der Selbst-Optimierung getan hat und auf dem Weg zur Selbst-Organisation ist. Die Idee innovative einer RAMI 4.0 ist in der Weiterentwicklung auch für motionEAP eine gute Möglichkeit andere Projekte zu finden, die sich ähnlich einordnen und eine gemeinsame kollaborative Wissensbasis im Sinne einer Kooperation aufzubauen.
workshop_rami

Im Rahmen des viel beachteten Kongresses „Arbeiten in der digitalen Welt“ war motionEAP neben InSA und appsist eines von drei beispielhaften Projekten für kontextbasierte Assistenzsysteme, welche in dem Technologieprogramm „Autonomik für die Industrie 4.0“ gefördert werden. Als zentrales Thema galt die Frage zu beantworten, inwieweit ArbeitnehmerInnen und ArbeitgeberInnen zukünftig auf die „Digitalisierung der Arbeitswelt“ reagieren müssen bzw. können und sie in den Arbeitsalltag integriert werden kann. Dabei fanden verschiedene Sichtweisen aus Bildung, Politik, Wirtschaft und Sozialpartnern Beachtung, wie in mehreren Vorträgen und Diskussionen zu hören war.
In einer zweiten Talkrunde wurden somit auch Aspekte rund um „Neue Arbeitsplatzmodelle, Mensch-Technik-Interaktion, technische Assistenzsysteme, industrielle Serviceroboter und digitale Medien (Augmented Reality)“ diskutiert. Dazu waren angesehene Gäste aus Forschung und Wirtschaft eingeladen, wie Dr. Constanze Kunz (IG Metall), Dr. Eckhard Wellbrock (ThyssenKrupp System Engineering GmbH), Prof. Dr. Christoph Igel (DFKI), Adjunct Prof. Dr. Yves-Simon Gloy (RWTH Aachen) und Prof. Dr. Albrecht Schmidt (Universität Stuttgart).
Dabei setzte sich diese sogenannte „Elefantenrunde“ mit der Digitalisierung der Arbeitswelt auseinander und beleuchtete die damit einhergehenden Chancen und Herausforderungen.
Prof. Dr. Albrecht Schmidt stellte dabei die variable Einsetzbarkeit und Adaptivität von motionEAP in den Fokus, was insbesondere in Hinblick auf leistungsgeminderte MitarbeiterInnen enorme Vorteile bringe. Darüber hinaus berichtete er von den Erfahrungen, dass das User-Centered Design stärkere Berücksichtigung finden müsse, um den Erwartungen gerecht zu werden, dass der Mensch auch weiterhin im Mittelpunkt technologischer Entwicklungen stehen werde.
Die Unterstützung von motionEAP zur Förderung von Erfahrungswissen sei dahingehend auch ein wichtiger Aspekt, da hier das Wissen eines Nutzers zur Wissenskonsolidierung für andere MitarbeiterInnen diene. Das menschliche Erfahrungswissen in die Maschinensprache zu transferieren und für sie erlernbar zu gestalten beschrieb Prof. Schmidt als eine der wesentlichen Herausforderungen, derer man sich im Kontext der „Digitalisierung der Arbeitswelt“ stelle müsse.

Das Projekt motionEAP ist ein wichtiges Beispiel für den Fortschritt, der im Rahmen der Entwicklung von Assistenzsystemen zu beobachten ist.
Eine Aufzeichnung der Diskussionsrunde zum Kongress „Arbeiten in der digitalen Welt“ finden Sie unter folgendem Link: https://www.youtube.com/watch?v=o_1Tv3RoEZ0&feature=youtu.be&t=4621 Kongress "Arbeiten in der digitalen Welt"

20150519_103258Seit Anfang Mai werden in der GWW (Gemeinnützige Werkstätten und Wohnstätten GmbH) mit Unterstützung eines Assistenzsystems Schraubzwingen montiert. Dabei montieren MitarbeiterInnen aus den Werken Sindelfingen und Holzgerlingen an einem vom Forschungsprojekt motionEAP entwickelten Montagearbeitsplatz mit Assistenzeinheit Schraubzwingen der Firma Bessey. Diese Projektwochen werden durch Frank Raschhofer (GWW) und durch die Hochschule Esslingen (Liane Bächler, Daniel Heybach und Andreas Bächler) begleitet.

 

20150519_143628Bisher montierten sieben GWW MitarbeiterInnen an dem Montagetisch, wobei diese jeweils einmal durch das Assistenzsystem (projizierte Lichtsignale) und einmal ohne Assistenzsystem (mit Bildern) angeleitet bzw. durch den Montageprozess geführt wurden. Bei der Durchführung mit Assistenzsystem übernimmt zusätzliche eine Tiefenkamera die Kontrolle der einzelnen Ablage- und Prozessschritte. Zurzeit arbeiten vorwiegend MitarbeiterInnen aus dem unteren Leistungsbereich am Montagearbeitsplatz.

 

20150528_093509

Ziel der Projektwochen ist es das Montageassistenzsystem in realer Produktionsumgebung mit leistungsgeminderten Mitarbeitern zu testen und dessen Vor- und Nachteile im Vergleich zu den bisher üblichen Anleitungsformen (Bildanleitung und verbale Anweisung) zu betrachten bzw. zu bewerten.

 

Auf der diesjährigen Werkstättenmesse vom 12.03.2015 bis 15.03.2015 konnten sich die Besucher ein Bild von unserem Prototypen des Assistenzsystems für den manuellen Montagearbeitsplatz am Stand der GWW machen.

In der Demo gab es einen vereinfachten Montageablauf mit Lego-Duplo Steinen, den die Besucher mit Hilfe der projizierten Instruktionen abarbeiten konnten. Gleichzeitig hat eine Tiefenkamera kontinuierlich die Ergebnisse kontrolliert, kontextspezifische Unterstützung geliefert sowie die Anleitung erst nach einer korrekten Montage weitergeschaltet.

Wir bedanken uns bei allen Besuchern für das durchweg positive Feedback zum Projekt und zum gezeigten System.

IMG_1032      OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Am 17.06.2014 fanden in Berlin die Autonomik Innovation Days statt. Vertreter des motionEAP Projekts waren anwesend um das Projekt den Teilnehmern vorzustellen. In einem kurzen Vorstellungsvortrag und mit weiteren Gesprächen an unserem Stand konnten wir den Teilnehmern aus Forschung und Industrie unser Vorhaben erläutern und haben dazu sehr positive Rückmeldungen bekommen.

Weitere Informationen zu den Autonomik Innovation Days:

http://www.autonomik40.de/AUTONOMIK Innovation Days

IMG_4308

Prof. Dr. Albrecht Schmidt stellt die Forschungsziele des motionEAP Projekts vor.

Zusätzlich zu den aktuell laufenden Entwicklungsmaßnahmen an der Hochschule Esslingen im Hinblick auf einen manuellen Montagearbeitsplatz der nächsten Generation, wurden die Ergebnisse des Vorgängerforschungsprojektes „Assistenzsysteme für leistungseingeschränkte Menschen in der manuellen Montage (ASLM)“ auf der MOTEK 2013 in Stuttgart einem großen Fachpublikum vorgestellt. Die überwältigende Resonanz der Messebesucher und potentiellen Anwender bestärkt das Forscherteam im Gesamtvorhaben und verdeutlicht die Praxisrelevanz des Lösungsansatzes auf eine aktuelle Fragestellung der Gesellschaft. Erste Systemanfragen aus der Industrie sowie Feldversuche werden gemeinsam mit der Fa. Schnaithmann bearbeitet. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse fließen in die aktuellen Entwicklungsinhalte von motionEAP nahtlos ein.Blogbeitrag_131028

Am 23.10.2013 prämierte die Gips-Schüle-Stiftung in Stuttgart das Assistenzsystem aus dem ASLM-Projekt
http://www.hs-esslingen.de/de/aktuelles/aktuelle-meldungen/datum/2013/10/artikel/gips-schuele-sonderforschungspreis-fuer-soziale-innovation-geht-an-das-projekt-assistenzsysteme-f.html 
mit dem Forschungspreis für soziale Innovation. Anhand zweier für Forschungszwecke ausgesuchter industrieller Anwendungsfelder soll nun in motionEAP weiterentwickelt werden. Im Fokus stehen hierbei die Systemrobustheit, um noch besser auf die industriellen Anforderungen eingehen zu können sowie die Gestaltung eines weitestgehend adaptiven Systeminterface zur Integration verschiedenster Leistungsniveaus in die manuellen Arbeitsaufgaben.

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.