Optimierte Arbeitsabläufe in Betrieben dank Berücksichtigung der Erfahrungswerte der Mitarbeiter
Dank äußerst kompetentem Personal – und fortschrittlicher Automatisierung und IT-Tools – ist es der europäischen Industrie gelungen, in verschiedenen Branchen, von der Automobilindustrie bis hin zur Chemiebranche, eine Führungsposition einzunehmen. Im Rahmen des von der EU finanzierten Projekts INTERACT sollten nun Wege gefunden werden, wie die Erfahrungswerte des Personals besser in die Entwicklung digitaler Tools der nächsten Generation eingebracht werden können. Dies soll sicherstellen, dass sich die europäischen Produktionsanlagen und -straßen auf den von starkem Wettbewerbsdruck gekennzeichneten Märkten weiterhin so gut behaupten können. „Produzierende Unternehmen verwenden häufig 3D-Tools, um neue Aufgaben des Betriebspersonals zu simulieren, bevor sie diese implementieren“, so Koordinator des Projekts INTERACT Professor Martin Manns von der Universität Siegen. „Dazu werden diese Aufgaben zunächst in Textform erfasst und erst anschließend in 3D-Simulationen übertragen. Dies ermöglicht es Managern, Zeit- und Kostenpläne zu erstellen und effiziente Produktionsverfahren zu gewährleisten. Dabei werden jedoch häufig das Wissen und die Fertigkeiten des Personals missachtet. Hinzu kommt, dass kein Standardverfahren für die Integration dieser wertvollen Informationen Anwendung findet.“ Ziel des INTERACT-Projekts war es, die automatische Erstellung von 3D-Plänen von Fertigungswerken zu vereinfachen und die Möglichkeit zu schaffen, dass Personal und Ingenieure an der Optimierung der Prozesse mitwirken können. „Gängige Ansätze zur Prozessplanung sehen vor, dass ein Planungsingenieur zunächst einen Plan entwirft, alle kritischen Punkte dokumentiert und Lösungen vorschlägt“, so Manns. „Wir hatten uns nun zum Ziel gesetzt, diesen Ansatz durch ein rein virtuelles Modell zu ersetzen.“ Dazu setzten die Teilnehmer auf Software, in der Befehle in kontrollierter Sprache – d. h. mit grammatikalischen und terminologischen Einschränkungen, die Ambiguität und Komplexität ausschließen – verwendet werden, sowie auf eine statistische Datenbank mit Daten zu den Bewegungsabläufen der Mitarbeiter, die eine realistische Simulationen dieser Bewegungsabläufe ermöglicht. Darüber hinaus wurden die von den Betriebsmitarbeitern ausgeführten Tätigkeiten mithilfe kostengünstiger Sensoren erfasst, und die Daten genutzt, um die 3D-Simulationen noch intuitiver und interaktiver zu gestalten. Auf die Idee der praxisorientierten Optimierung der Bewegungsabläufe folgte die Entwicklung neuer Innovationen wie einem Datenhandschuh mit integrierten Trägheits-, Biege- und Kraftsensoren. „Im Rahmen dieses Projekts haben wir uns ganz gezielt mit der manuellen Montage an Fertigungsbändern sowie den Arbeitsabläufen in Lagern befasst und dazu zwei Fallstudien durchgeführt – eine bei einem Automobilhersteller und eine bei einem Hersteller von Elektrogeräten“, erläuterte Manns. „Dabei stellten wir uns drei Fragen: Kann die betreffende Aufgabe von jedem beliebigen Mitarbeiter ausgeführt werden? Können die betreffenden Aufgaben innerhalb einer bestimmten Zykluszeit erledigt werden? Würde die wiederholte Ausführung derselben Aufgaben über mehrere Jahre hinweg zu körperlichen Beschwerden führen? Wobei wohl auf der Hand liegt, dass in allen drei Bereichen Raum für Optimierungen der Arbeitsabläufe besteht.“ Das wichtigste Projektergebnis war der Machbarkeitsnachweis für automatisierte, kontextbezogene Bewegungssimulationen auf Basis kontrollierter Sprache. „Mit unserem von Grund auf neu entwickelten algorithmischen System lassen sich menschliche Bewegungen realistisch simulieren. Die Simulation von Fingern ist uns jedoch bisher noch nicht gelungen“, so Manns. „Interessanterweise sind wir bei der Erfassung der Bewegungsabläufe von Betriebsmitarbeitern auf eine große Vielfalt gestoßen, dank der wir die Anzahl der gespeicherten Bewegungen auf über 10.000 steigern konnten.“ Trotzdem konnten mit dem Modell statt der ursprünglich anvisierten 22 Bewegungsabläufe, wie Gehen, etwas anheben, etwas tragen etc., nur elf davon simuliert werden. Um die Anzahl dieser Bewegungsabläufe zu erhöhen, müssen nun zunächst weitere Daten erfasst werden. Auf der INTERACT-Website steht jedoch bereits eine browserbasierte Live-Demo zur Verfügung. Obwohl die Technologie zwar noch nicht ganz bereit für die Vermarktung ist, haben bereits Unternehmen aus anderen Bereichen, wie der Bewegungserfassung, virtuellen Realität, der Unterhaltungsbranche, der Wissenschaft etc., ihr Interesse bekundet. Aktuell laufen die Vorbereitungen für weitere Forschungsprojekte mit dem Ziel der Vermarktung der Technologie. Weitere Informationen: INTERACT-Projektwebsite
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