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29/01/2018 16:49 CET | Aktualisiert 29/01/2018 16:49 CET

Die Rolle des Menschen in der Industrie 4.0

Das Internet der Dinge erhält Einzug in die Industrie, vernetzte Geräte erobern Produktionshallen und revolutionieren industrielle Produktionsprozesse. Die Industrie 4.0 als Sammelbegriff wird intelligente Produkte entstehen lassen, die in sich selbst steuernden Produktionsprozessen erstellt werden.

Doch was ist dann zukünftig die Rolle des Menschen? Experten wie Joe Kaeser gehen davon aus, dass zwar zukünftig mehr und mehr Roboter Einzug in die Industrie erhalten, dass es vor allem aber die Kombination von künstlicher und menschlicher Intelligenz ist, die die wahren Potentiale der Industrie4.0 heben wird.

Damit dies gelingen kann, müssen neue Formen von Mensch-Maschinen-Schnittstellen geschaffen werden. Die derzeit eingesetzten Technologien zum Bedienen und Beobachten von Maschinen gehören zur Klasse der Human machine Interface (HMI) bzw. Supervisory control and data acquisition (SCADA) Systeme.

HMI Geräte erlauben es Operatoren, mit Produktionsmaschinen zu interagieren und zum Beispiel Kennzahlen zu sichten. SCADA Systeme ermöglichen die Kontrolle von Produktionsprozessen und senden im Fehlerfall Benachrichtigungen, sogenannte Alarme, an HMI Geräte. Typischerweise sind HMI Geräte in Kontrollräumen aufgebaut oder sind als stationäre Bedienbildschirme direkt an Maschinen montiert.

Mit dem Aufkommen der Industrie 4.0 erhalten auch zunehmend mobile Geräte Einzug in Produktionshallen.

  • Smartphones und Tablet Computer ermöglichen mobile Bedien- und Kontrollprozesse. Informationen sind nicht länger nur im Kontrollraum oder an der Maschine zugänglich, sondern sprichwörtlich in der ganzen Welt. Eine mobile SCADA app auf dem Smartphone erlaubt beispielsweise Operatoren den Zugriff auf Alarm-Meldungen von Orten außerhalb der Werkshallen. Durch Fernwartung können Antwortzeiten und Maschinenstillstände reduziert werden.
  • Tragbare Computergeräte, sog. Wearable devices, binden den Menschen stärker in Produktionsprozesse ein und ermöglichen vollkommen neue Nutzungsarten. So können z.B. Werte eines vernetzten Sensors direkt auf einer für industrielle Zwecke optimierten Smartwatchangezeigt werden. Schritt-für-Schritt Arbeitsanweisungen lassen sich für den einzelnen Mitarbeiter anpassen und der integrierte Barcode Scanner einer Smartwatch erlaubt die Interaktion mit dem vernetzten Sensor. Mit Wearable devices lassen sich Papier-Workflows vermeiden und die Qualität bei der Datenerfassung steigern.
  • Augmented Reality Geräte wie z.B. Datenbrillen zeigen Informationen auf neuartige Weise. Kontextbasierte Informationen werden als visuelle Hilfen in das Sichtfeld des Menschen eingeblendet und ermöglichen Bedienprozesse ohne Nutzung der Hände. So lassen sich zum Beispiel Kommissioniervorgänge durch “visual picking” verbessern.
  • Intelligente Kleidung als Erweiterung zu gängiger Schutzkleidung hilft bei der Vermeidung von Unfällen und kann die Ergonomie von Arbeitsabläufen steigern. So zeichnen beispielsweise tragbare Sensoren die Position von Arbeitern auf und reagieren auf unübliche Bewegungen. Bei Unfällen werden Alarme in Echtzeit verschickt und die Einleitung von Hilfsmaßnahmen beschleunigt.
workerbase.com
Wearable devices für die Industrie4.0

Der Einfluß von mobilen Geräten und Wearables auf die Arbeit von Menschen

Mobile Geräte und Wearable devices zeichnen sich insbesondere durch drei technologische Merkmale aus:

  1. Ständige Verfügbarkeit: Mobile Geräte und Wearable devices sind durch Funktechnologien wie WLAN, 3G / 4G Netzwerke, Bluetooth ständig vernetzt. Im Unterschied zu stationären Display sind mobile Geräte also “always on” und ermöglichen die ständige Erreichbarkeit des Benutzers. Dies erlaubt mobile Benachrichtigungen und die Verkürzung von Antwortzeiten .
  2. Kontextbasiert: Mobile Geräte und Wearable devices agieren als Informationsdrehscheibe. Apps zeigen Informationen effizient an und erlauben Rückmeldungen an Maschinen und Kollegen in Echtzeit. Integrierte Sensoren wie GPS, Beschleunigungssensoren, Kompass, Kamera oder Mikrofon eröffnen neue Arten der kontext-basierten Dateneingabe und somit die Neugestaltung von Geschäftsprozessen: weg von langsamen papierbasierten Arbeitsschritten, hin zu dezentralen, flexiblen, voll-digitalen Workflows.
  3. Erweiterbar: Apps bringen eine Vielfalt an Funktionen auf die mobilen Geräte und bieten fast unlimitiertes Potential für Prozessverbesserungen. Apps reduzieren die Komplexität in der Bedienung, Programmierung und Installation von Software-Applikationen. Manche Geräte lassen sich durch Hardware-Module wie z.B. externe Sensoren erweitern.

Diese drei technologischen Merkmale haben großen Einfluss auf die manuelle Arbeit in der Industrie:

  1. ständige Verfügbarkeit: Produktionsparameter lassen sich durch mobile Geräte zu jeder Zeit und an jedem Ort überwachen. Bei Abweichungen erhalten Arbeiter umgehend Benachrichtigungen und können sofort Maßnahmen ergreifen. Das Ergebnis sind kürzere Antwortzeiten zum Beispiel bei Stillstand einer Maschine und somit eine Erhöhung der allgemeinen Maschinenverfügbarkeit.
  2. Kontextbasiert: Workflow-Apps erlauben schnelles und situationsbezogenes Feedback und bieten die Möglichkeit, sich mit Kollegen in Echtzeit auszutauschen, zum Beispiel um einen Arbeitsschritt zu quittieren und bestätigen zu lassen. Auch Alarmbenachrichtigungen können durch situationsbezogene Informationen angereichert werden, zum Beispiel kann eine Fehlermeldung direkt mit Hinweisen zu benötigten Ersatzteilen an einen Servicetechniker geschickt werden. Durch Lokalisierung kann der Versand von Benachrichtigungen eingeschränkt werden, so dass z.B. nur der räumlich nächste Servicetechniker benachrichtigt wird. Personalisierte Benachrichtigungen berücksichtigen den Erfahrungsschatz eines Mitarbeiters: so können z.B. individualisierte Schritt-für-Schritt Anleitungen angezeigt werden. Das Ergebnis sind Produktivitätssteigerungen und eine höhere Arbeitseffizienz.
  3. Erweiterbarkeit: wearable devices können sich direkt mit vernetzten Sensoren, Maschinen oder Robotern verbinden und bieten eine grafische Bedienoberfläche für Geräte an, die über keinen eigenen Bildschirm verfügen. Zum Beispiel lässt sich so die Datenerhebung im Qualitätsmanagement vereinfachen: Sensorwerte können direkt am Platz ausgewertet und durch Konsistenzprüfungen validiert werden. Dies steigert die Qualität der erhobenen Daten bei gleichzeitiger Reduzierung von Non-conformance Costs. Durch Wearable devices kann auch die Interaktion mit Robotern gestärkt werden, z.B. können Sensoren in einer Smartwatch Bewegungen aufzeichnen und so die Bewegung eines Roboterarms steuern.

Die genannten Beispiele zeigen ausgewählte Möglichkeiten von wearable devices in der Fertigung und Produktion. Die entsprechenden Technologien sind verfügbar, viele Unternehmen experimentieren derzeit mit ersten Anwendungsfällen.

Die konsequente Nutzung von Wearable devices in der Industrie wird die tägliche Arbeit von Menschen verändern: Zukünftig werden viele der bisher von Menschen durchgeführten Tätigkeiten von Robotern und Software Algorithmen mit künstlicher Intelligenz übernommen werden. Gleichzeitig wird es neue Betätigungsfelder für den Menschen geben.

Roboter müssen programmiert, gewartet und überwacht werden, es werden vollkommen neue Jobtypen entstehen. Erste Anwendungen im industriellen Umfeld zeigen, dass das produktive Miteinander von Menschen und Robotern möglich ist.

Ein Beispiel aus Schweden zeigt, wie Roboter gefährliche Arbeiten übernehmen und das Leben von Arbeitern sicherer machen können. Die Zukunft ist also bereits angekommen. Es liegt an uns, sie jetzt zu gestalten und die menschliche Arbeit für die Industrie 4.0 neu zu erfinden.

Über den Autor: Thorsten Krüger ist Co-Founder des Startups Workerbase, das die manuelle Arbeit in der Industrie mithilfe von Wearable devices verbessert.