Systeme zur Unterstützung von Arbeitern sind technologische Systeme, die entwickelt wurden, um menschliche Arbeiter in verschiedenen industriellen oder Produktionsumgebungen zu unterstützen. Diese Systeme sollen die Effizienz, Produktivität und Sicherheit von Arbeitern verbessern, indem sie relevante Informationen bereitstellen, bei der Ausführung von Aufgaben helfen oder sich wiederholende und ermüdende Tätigkeiten automatisieren.
Werkerassistenzsysteme können verschiedene Formen annehmen, je nach Anwendungsbereich und Aufgabenstellung. Hier sind einige Beispiele für solche Systeme:
Assistenzsysteme unterstützen den Menschen bei der Ausführung einer Arbeit. Dabei kann die Arbeit in verschiedene Klassen eingeteilt werden. In der folgenden Abbildung werden Arbeitstypen nach der Art der Beanspruchung klassifiziert und die einzelnen Aufgabenkomplexitäten zugeordnet. Mit einer solchen Klassifizierung ist der erste Schritt in Richtung Assistenzsystem getan.
Ausgehend von der Klassifizierung der Arbeit kann dann die geeignete Art des Assistenzsystems ausgewählt werden. Für mechanische oder motorische Arbeiten, bei denen die körperliche Arbeit und Bewegung im Vordergrund steht, bietet sich die Unterstützung durch Hardware an. Exoskelette oder Tragehilfen entlasten den Menschen bei der Ausführung. Ein Beispiel: Der Werkzeughersteller HILTI bietet ein Exoskelett für Überkopfarbeiten auf der Baustelle an.
Bei reaktiven Aufgaben müssen Informationen aufgenommen und verarbeitet werden. Durch Augmented-Reality-Brillen oder visuelle Führung des Mitarbeiters wird dieser sowohl bei der Aufnahme als auch bei der Verarbeitung unterstützt. Ein Beispiel sind Montageplätze, die den Mitarbeiter in der Arbeitsdurchführung mit Displays oder anderen visuellen Anzeigen unterstützen. Hier findet sich ein Beispiel für einen solchen Montageplatz.
Bei kombinatorischen Aufgaben müssen Informationen ganzheitlich betrachtet werden, um richtige Entscheidungen treffen zu können. Hier kann ein softwarebasiertes System die Daten analysieren und mit passenden Empfehlungen unterstützen.
Bei kreativen Aufgaben muss aus einer vorhandenen Information eine neue Information erzeugt werden. Diese Art von Arbeit findet beispielsweise in der Rezepturentwicklung in der Lebensmittel-, Chemie- oder Pharmaindustrie statt. Hier werden neue Rezepturen entwickelt, um eine Kundenanforderung zu erfüllen. Andere Anwendungen finden sich in der Produktionsfeinplanung oder Logistikabwicklung.
Automatisierung in der Produktion bezieht sich auf den Einsatz von Maschinen, computergesteuerten Systemen und Technologien, um Produktionsprozesse weitgehend oder vollständig zu automatisieren. Dabei werden menschliche Arbeitskräfte durch automatisierte Systeme ersetzt oder unterstützt, um die Effizienz, Qualität und Produktivität der Produktion zu verbessern.
Die Automatisierung kann verschiedene Formen annehmen, von einfachen mechanischen Vorrichtungen bis hin zu hochentwickelten robotergesteuerten Systemen. Sie umfasst die Automatisierung von Arbeitsabläufen, Aufgaben und Prozessen in der Produktion, z. B. die Automatisierung von Maschinen, die Integration einzelner Prozessschritte oder die Vernetzung.
Der Mensch als Teil des Produktionssystems bietet jedoch den Vorteil der Flexibilität. Bei variantenreicher Produktion mit kleinen Losgrößen, komplexen Wirkzusammenhängen (wie in der Chargenfertigung) oder schwer automatisierbaren Fällen ist eine Vollautomatisierung oft nicht möglich, nicht wünschenswert oder aus betriebswirtschaftlicher Sicht einfach nicht rentabel.
In diesen Fällen können Werkerassistenzsysteme den Menschen unterstützen. Dabei kann der Mensch sowohl physisch (z. B. Exoskelette), visuell (z. B. durch Lichtführung in der Montage) oder mit Hilfe von Informationen (z. B. Hinweise zur Prozessführung) unterstützt werden.
Als Beispiel nehmen wir wieder den Werkzeughersteller HILTI. Neben dem oben erwähnten Überkopf-Exoskelett für motorische Tätigkeiten, wird auch ein ein Robotor für Überkopfarbeiten angeboten. Beide Produktionssysteme erfüllen die gleiche Aufgabe. Eine Differenz gibt es bei der Flexibilität. Der Mensch ist dynamisch einsetzbar. Um den Roboter einzusetzen, muss ein digitales Abbild der Baustelle vorliegen, welches genau geplant werden muss.
Die Batch-Produktion ist eine Produktionsmethode, bei der Produkte in bestimmten Chargen oder Losen hergestellt werden. Im Gegensatz zur kontinuierlichen Produktion, bei der ein kontinuierlicher Produktstrom hergestellt wird, werden bei der Batch-Produktion einzelne Produktchargen nacheinander hergestellt.
Bei der Batch-Produktion durchläuft jede Batch den gesamten Produktionsprozess, bevor mit der nächsten Batch-Produktion begonnen wird. Dadurch kann jede Charge individuell eingestellt werden. Häufig werden Rohstoffe verarbeitet, die sehr empfindlich auf Umwelteinflüsse (z.B. Hallentemperaturen) reagieren oder deren Verarbeitbarkeit von Charge zu Charge variieren kann.
Ein typisches Beispiel für die Chargenproduktion findet sich in der Lebensmittelindustrie, insbesondere bei der Herstellung von Backwaren. Hier werden für jede Charge bestimmte Mengen an Zutaten abgemessen und verarbeitet.
Abhängig von der Außentemperatur müssen die Kombinationen der Zutaten aufeinander abgestimmt werden. Dies ist eine kombinatorische Aufgabe: Die aktuelle Zutatenliste muss mit der Information über die Außentemperaturen kombiniert werden. Ein Assistenzsystem kann hier unterstützen. Die Empfehlung zur Temperaturanpassung wird dann direkt an den Mitarbeiter weitergegeben.
Bei der Auswahl eines Assistenzsystems gibt es verschiedene Anforderungen, die berücksichtigt werden müssen, um sicherzustellen, dass das System effektiv und benutzerfreundlich ist.
Die erste Auswahl ergibt sich aus der Klassifizierung des Assistenzsystems als mechanisch/motorisch, reaktiv, kombiniert oder kreativ. Je nach Typ muss Hardware, Hardware und Software oder nur Software beschafft werden. Im Folgenden konzentrieren wir uns auf Software für kombinative und kreative Anwendungen.
Vorhandenes Expertenwissen sollte möglichst einfach und anpassbar digital abgebildet werden können, um das Assistenzsystem richtig aufzusetzen. Neben einfachen Wenn-Dann-Regeln ist es auch sinnvoll, komplexere Kombinationen über eine Skriptsprache wie Java eingeben zu können.
Das System sollte skalierbar und einfach um neue Anlagen erweiterbar sein. Dies kommt dann zum Tragen, wenn das System von einer Linie auf eine andere übertragen werden soll. Wie bei jeder Software spielen auch die Themen Sicherheit und Datenschutz eine Rolle.
Wir bieten mit smartPLAZA eine Software an, mit der ein Assistenzsystem modular aufgebaut werden kann. Hier können Prozessparameter in Echtzeit abgerufen und überwacht werden. Im Monitoring Modul können Domänenexperten können für bestimmte Szenarien direkt Handlungsempfehlungen hinterlegen, welche dem Mitarbeiter an der Linie zur Verfügung gestellt werden. Ebenfalls können in der Software KI-Modelle angelegt werden, um Empfehlungen für Maschineneinstellungen zu generieren. Gerne evaluieren wir gemeinsam mit Ihnen die Anwendungsfälle, wie die Software in Ihrer Produktion unterstützen kann.
