APPsist

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Kurzsteckbrief

Kunden verlangen heute oftmals individuelle Produktvarianten bei gleichzeitig hoher Qualität und dem günstigen Preis einer Serienfertigung. Um dem gerecht zu werden, setzen fertigende Unternehmen zunehmend auf gleichermaßen hochautomatisierte und flexible Produktionssysteme. Mit der Komplexität eines solchen Produktionssystems und der zunehmenden „Intelligenz“ seiner Einzelkomponenten steigen auch die Anforderungen an die Mitarbeiter in der Fertigung, etwa bei Inbetriebnahme, Überwachung, Wartung und Instandhaltung.

Im Projekt APPsist wurde ein ganzheitlicher Ansatz für die Interaktion zwischen Mensch und Maschine in der Produktion entwickelt. Softwarebasierte Assistenzsysteme stellen sich anhand spezifischer Kompetenzen von Mitarbeitern automatisch auf deren Unterstützungsbedarf ein. Somit könnten Hilfen und Lernprozesse für unterschiedliche Anforderungen entwickelt werden, wie z. B. für die Inbetriebnahme, den Betrieb, die Wartung, Reparatur und vorbeugende Instandhaltung von Anlagen. Durch diese passgerechte Unterstützung können Mitarbeiter mit unterschiedlichem Vorwissen umfassender als bisher eingesetzt werden.

Szenario

Zur Entwicklung des Assistenzsystems wurden in erster Linie Maschinen-, Mitarbeiter- und Prozessdaten erfasst, um Handlungsschritte an der Maschine und Anlage ableiten zu können und an die Expertise der Mitarbeiter anzupassen. Diese Unterstützung ist für alle erdenklichen Maschinenzustände geplant. In der Praxis kann dies bedeuten, dass Mitarbeiter an einer Maschine und Anlage mit ihrem jeweiligen Expertiseprofil erfasst werden oder eine Abfrage hierzu erfolgt, sodass dieses Profil generiert werden kann. Danach wird der Bediener der Maschine unterstützt. Da das Assistenzsystem selbstlernend ist, passt es sich an die Fähigkeiten und Kenntnisse des Bedieners an. Ein wichtiger Aspekt innerhalb des Forschungsprojektes war, die stetige Erweiterung der Expertise zu ermöglichen. Das Wissen und die Kompetenzen des Mitarbeiters sowie deren stetige Steigerungen sollten mit dem Assistenzsystem gekoppelt werden. Dabei sollen gezielt die Entwicklungen des Mitarbeiters forciert werden, die eine stetige berufliche Weiterbildung am Arbeitsplatz zu ermöglichen. Eine Herausforderung bestand darin, die konkreten Assistenzen zum Betrieb der Maschinen didaktisch und methodisch aufzubereiten, damit sie zum Wissens- und Kompetenzerwerb einsetzbar werden. Über moderne Endgeräte wie Tablets oder Augmented-Reality-Brillen wurden dem Mitarbeiter multimedial via Fotos, Videos, Text und virtuellen Überlagerungen die auszuführenden Schritte sukzessive angezeigt. Hat das System z. B. erkannt, dass ein Arbeitsschritt nicht korrekt ausgeführt wurde, bietet es differenzierte Unterstützung an. Bei späteren Interaktionen wird das System das vorhergehende Verhalten mitberücksichtigen und seine Unterstützung für diesen Mitarbeiter anpassen.

Die Assistenzsysteme von APPsist wurden bei drei Projektpartnern aus der fertigenden Industrie erprobt: dem Werkzeug- und Vorrichtungsbauer Brabant & Lehnert, dem Automatisierungstechnikhersteller Festo und dem Sonderanlagenbauer MBB Fertigungstechnik. Für die Produktionsmitarbeiter in den Pilotanwendungen wurde eine Vielzahl digitaler Hilfsdienste angeboten. Die Unterstützung reichte von Bedienungsanleitungen für gerade anstehende Arbeitsschritte über einen „Emergency-Dienst“ im Notfall bis hin zu Möglichkeiten, sich schnell und unkompliziert mit anderen Kollegen über fachliche Fragen auszutauschen. Über Touch-Bildschirme an den Maschinen oder über Apps auf Smartphones, Tablets und PCs konnte schnell auf die Dienste zugegriffen werden

Wege in die Praxis

Die zukünftigen Herausforderungen bestehen grundsätzlich in der Übertragbarkeit der im Projektzeitraum entwickelten Modell- und Pilotlösungen mit Demonstrationscharakter hin zu generischen Ansätzen mit hoher Skalierbarkeit. Die vorliegenden Einzellösungen sind sowohl hinsichtlich der Technologie auf dem Shopfloor, der Qualifizierung am Arbeitsplatz ebenso wie unter dem Aspekt der Gestaltung veränderter Formen der Arbeitsorganisation und entsprechender Rahmenbedingungen in skalierbare Lösungen zu überführen. Dabei wird zu beachten sein, ob dies für KMUs mit regionalen Bezügen umzusetzen ist oder in Konzernen mit weltweiter Agilität. Es wird weiterhin eine Systematik zu entwickeln sein, nach der spezifische Inhalte und Formate technologiebasierter Qualifizierung, Weiterbildung und Arbeitsplatzgestaltung, z. B. die Einführung von Lern- neben Produktivzeiten, den unterschiedlichen Situationen an verschiedenen Lern- und Bildungsorten eines Unternehmens gerecht wird.

Konsortialpartner: Festo Lernzentrum Saar GmbH (Konsortialführer), FESTO AG & Co. KG, MBB Fertigungstechnik GmbH, Brabant & Lehnert Werkzeug- und Vorrichtungsbau GmbH, Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, Ruhr-Universität Bochum, imc information multimedia communication AG