Datenbrillen als Arbeitsassistenz in der Elektronik-Fertigung: Herausforderungen im Entwicklungsprozess - Dr. Frank-Peter Schiefelbein, Siemens AG ...
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Dr. Frank-Peter Schiefelbein, Siemens AG Jan Terhoeven, BAuA
Datenbrillen als Arbeitsassistenz in der
Elektronik-Fertigung: Herausforderungen im
Entwicklungsprozess
7. Expertenworkshop Datenbrillen Dortmund, 07. März 2018
Betreut durch:
Motivation, Hintergrund des Projekts
Siemens durchläuft selbst die digitale Transformation
und passt seine Prozesse den neuen Gegebenheiten an.
Betreut durch:
Projektkonsortium:
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Motivation, Hintergrund des Projekts
Stand der Technik Mehrwert durch das Projekt
Augmented Video ohne hands-free- Einbindung in die lokale Prozess-IT
Möglichkeiten (insb. Tablet, Smartphone) Höhere Produktivität
Stationäre Human-Machine-Interfaces mit Höhere Flexibilität:
permanenter Verlagerung des Aufmerksam-
Vielfalt bearbeitbarer Prozesse
keitsschwerpunkts zwischen Bildschirm und Betreut durch:
Kerntätigkeit Höhere Qualität:
Touch- oder Sprachsteuerung Fehlerreduzierung/-vermeidung durch
Augmented-Reality-Technologie
Field of View entweder sehr begrenzt oder Projektkonsortium:
nur als VR-Brille Verbessertes Training in Form von:
keine sichere Integration in Firmen-Netze, • Sicherheitsunterweisungen
z.B. keine Möglichkeit, kritische Funktionali- • Gefahrenstellen in der Produktion
täten (Bluetooth, Kamera) bei Bedarf sicher • Arbeitssicherheit
zu deaktivieren Nutzerakzeptanz, Ergonomie
begrenzte Akku-Laufzeit (1 bis 2 Std.) Mitarbeiter-Motivation
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Das Konsortium und Aufgaben der Projektpartner
• Arbeitswissenschaftliche • Optik • Hochauflösendes OLED- Betreut durch:
Begleitung • Gestensteuerung Mikrodisplay
• Eye-Tracking
Projektkonsortium:
• Applikationen und Services • Service-Integration • Hardware System-Integration
• Elektronik u. Feldtest • AR-Framework
• Aufbau Middleware
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Projekt Glass@Service - Ziele und Vorgehen
Ziel: Entwicklung neuer, wettbewerbsfähiger Komponenten und Services
für Datenbrillen als Arbeitsassistenz in der industriellen Fertigung
Lastenheft für eine Datenbrille (inkl. Services), welche über die am Markt
verfügbaren Technologien hinausgeht und aktuelle ergonomische und Betreut durch:
datenschutzrechtliche Herausforderungen meistert
Softwareseitige Umsetzung und Erprobung der Arbeitsassistenz in einem Use
Projektkonsortium:
Case mithilfe einer am Markt verfügbaren Datenbrille
Parallele Entwicklung der Hard- und Softwarekomponenten
Demonstrator aus entwickelter Software und Hardware
Erprobung und Bewertung der Arbeitsassistenz in weiteren Use Cases mithilfe
der im Projekt entwickelten Datenbrille
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Vorgehensweise im Projekt - Nutzwertanalyse
Prämissen
Prämissen
Nutzbar für Brillenträger
• Nutzbar für Brillenträger
Arbeitssicherheit
• Arbeitssicherheit muss muss
gewährleistet sein
gewährleistet sein
• Scanfunktion ist obligatorisch
Scanfunktion
• Fotografierfunktionist
inkl.obliga- Betreut durch:
Speicherung notwendig
torisch
• Personalisiertes Soft-Zertifikat
Fotografierfunktion
(PIN-Device freischalten) inkl.
• Personalisiertes Device
Speicherung notwendig
(Datenbrille nur einer/m MA Projektkonsortium:
Personalisiertes Soft-
zugeordnet)
• WLAN-fähig
Zertifikat (PIN-Device)
• Spracheingabe möglich
Personalisiertes
• Fall-Back-Lösung obligatorisch
Device
WLAN-fähig
Spracheingabe möglich
Fall-Back-Lösung
obligatorisch
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Die Anwendungsfälle - Umsetzung
Die ausgewählten Use Cases reflektieren den sequentiellen Workflow in
der Digitalen Fabrik.
Use Case 1: Use Case 2: Use Case 3:
Kommissionierung SMD Rüsten Gerätemontage
Kommissionier-Prozesse Eye-Tracking sichert den Visuelle Inspection an
Betreut durch:
im Zentrallager Prozess (hands-free) SIMATIC® S7-1200
Link zu SAP R71 Information via Eye- Link zu Siemens PLM-
Tracking (mobile information) Software Teamcenter
Projektkonsortium:
Link zu ASM SIPLACE Testen via AR
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Usecase 1: Materialauslagerung Zentrallager Fürth
Prozess heute Potential mit AR-Brille Prozess neu
Führen des Mitarbeiters Produktivität • Digitalisierter Workflow
• Ausdrucken aller • Druck der Etiketten im
Kommissionierunterlagen Moment des Bedarfs
• Anlaufen aller Lagerplätze • Einblenden von Schlicht-
• Entnahme der Materialien mustern Betreut durch:
• Beschriftungsetiketten und Qualität
Tracelabel aufkleben • Gegenscannen von Platz
• Übergabe an nachfolgen- und Materialnummer Projektkonsortium:
den Prozess Ergonomie
• Quittierung des Transport- • AR mit Navigation zu • Augmentierung für
auftrags und des Vorgangs richtigem Gang und Platz Navigation mit AR-Brille
neu
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Usecase 2: Rüsten SMD-Linie im EWA
Prozess heute Potential mit AR-Brille Prozess neu
Umrüsten SMD-Linie Produktivität • Digitalisierter Workflow via
• Beobachten Hitliste auf • Wegfall permanenter Blick Smartwatch
Monitor je Linie auf Hitliste • Augmentierung für
• Nachzurüstende Bauteil- • Parallelisierung von Ausla- Positionierung und
rolle aus Tower beziehen gerung und Weg zum Tower Navigation mit AR-Brille Betreut durch:
• Identifikation der nachzu- Qualität
rüstenden Feeder-Spur • Werkerführung und visu-
• Kontrolle alte Rolle zu neue elles Highlighting (Spur) Projektkonsortium:
Rolle und Feeder-Spur Ergonomie
• Anspleißen der neuen • Wegfall permanenter Blick
Bauteil-Rolle auf Hitliste
neu
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Usecase 3: Gerätemontage im EWA
Prozess heute Potential mit AR-Brille Prozess neu
Umrüsten SMD-Linie Produktivität • Digitalisierter Workflow und
• Anmeldung MA an Station • Scanprozesse hands-free Augmentierung der Prüf-
mit Prüf-ID via Scan • Ersatz Mausklick durch merkmale mit AR-Brille
• Exemplar mit Hand Gestensteuerung
scannen Qualität Betreut durch:
• Lernmodus durch Mausklick • Poka-Yoke: Fehlervorbeu-
sequentiell durchführen gung & -vermeidung
• Sichtprüfen durch Wech- Ergonomie Projektkonsortium:
seln des Aufmerksamkeits- • Gleicher Aufmerksamkeits-
schwerpunkts zwischen schwerpunkt für Gerät und
Exemplar und Sichtprüfplan Prüfplan
neu
Dr. Frank-Peter Schiefelbein | Siemens AG | Corporate Technology | 7. Expertenworkshop Datenbrillen | 07.03.2018 10Anforderungen an die Datenbrille
Sichtfeldbegrenzung (geometrisch und Helligkeit)
Field of View für Content
Batterielaufzeit (Hot swap)
Modulares Sensorkonzept
Interaktions-Methoden (Touch, Voice, Gesten, Eye- Betreut durch:
Tracking)
Dioptrienausgleich durch individuelle Korrektionsgläser
Assisting Gadgets (Scanner, Printer)
Projektkonsortium:
EHS approved
Geltendes normatives Regelwerk, z.B.
• Anforderungen an eine Schutzbrille nach DIN EN 166
• Temperatur bei Hautkontakt nach DIN EN ISO 13732-1
• Elektromagnetische Felder, u.a. nach DIN EN 50364
Dr. Frank-Peter Schiefelbein | Siemens AG | Corporate Technology | 7. Expertenworkshop Datenbrillen | 07.03.2018 11Aufbau der Brille – Erste Designstudie (UVEX)
Betreut durch:
Projektkonsortium:
Dr. Frank-Peter Schiefelbein | Siemens AG | Corporate Technology | 7. Expertenworkshop Datenbrillen | 07.03.2018 12Optikkonzepte – Übersicht Optikmodule (Dioptic)
Benchmark verschiedener Optikkonzepte
• Bug-Eye
• Okular
• Wellenleiter
Betreut durch:
Entscheidung für das Okular-Konzept
• Basierend auf einer leichten Kunststoffoptik Projektkonsortium:
• Sicherstellung einer HD-Auflösung
Dr. Frank-Peter Schiefelbein | Siemens AG | Corporate Technology | 7. Expertenworkshop Datenbrillen | 07.03.2018 13Optikkonzepte – OLED-Mikrodisplay (Fraunhofer FEP)
Entscheidung für unidirektionale OLED-Mikrodisplays
• Flexible elektrische Kabelverbindung zur Ermöglichung eines individuell
einstellbaren Augenabstands
• Seitlich angeordnete Displayelektronik für eine Wärmeabfuhr nach außen
Betreut durch:
Projektkonsortium:
Dr. Frank-Peter Schiefelbein | Siemens AG | Corporate Technology | 7. Expertenworkshop Datenbrillen | 07.03.2018 14Brillenkonzept – Aktueller Stand
Betreut durch:
Projektkonsortium:
Dr. Frank-Peter Schiefelbein | Siemens AG | Corporate Technology | 7. Expertenworkshop Datenbrillen | 07.03.2018 15Ziele der arbeitswissenschaftlichen Begleitung
─ Unterstützung des Entwicklungsprozesses hinsichtlich der Aufbereitung
geltenden untergesetzlichen sowie normativen Regelwerks
─ Frühzeitige Einbindung des Betriebsrats und Information sowie
Begleitung der Beschäftigten in den Anwendungsfällen Betreut durch:
─ Kontinuierliche Begleitung des Technologieeinsatzes, Erhebung von Projektkonsortium:
Nutzererwartungen sowie Nutzererleben
─ Betrachtung des persönlichen Datenschutz beim Einsatz adaptiver
Assistenzsysteme
Jan Terhoeven | BAuA | Human Factors, Ergonomie | 7. Expertenworkshop Datenbrillen | 07.03.2018 16Beschäftigtenbefragung Use Case 1 & 2 (Methodik)
Within-Subject Design Fragebögen i. A. a.
• Quantitative Erhebung • IsometricsS
• Fragebogenstudie • Technology Accept-
Betreut durch:
ance Model
Projektkonsortium:
Parametrisch
N = 59 (43 w, 16 m)
• Ein-Stichproben-t-Test
• AF 1: N = 17 (4 w, 13 m)
• 5-stufige Likert-Skala
• AF 2: N = 42 (39 w, 3 m)
• α-Fehler = 5 %
Jan Terhoeven | BAuA | Human Factors, Ergonomie | 7. Expertenworkshop Datenbrillen | 07.03.2018 17Erwartungen an Aspekte der Gebrauchstauglichkeit
Ergebnisse des t-Test (p ≤ 0,5)
2,65
Individualisierbarkeit
2,95
2,24*
Fehlerrobustheit
2,93 *
Betreut durch:
3,18
Erwartungskonformität
3,33
Anwendungsfall 1
2,82
Steuerbarkeit Projektkonsortium:
2,88
Anwendungsfall 2
2,53
Selbstbeschreibungsfähigkeit
3,00
3,06
Erlernbarkeit
3,67 *
2,47
Aufgabenangemessenheit *
3,17
1 2 3 4 5
Jan Terhoeven | BAuA | Human Factors, Ergonomie | 7. Expertenworkshop Datenbrillen | 07.03.2018 18Erwartungen an Aspekte der Akzeptanz
Ergebnisse des t-Test (p ≤ 0,5)
2,88
Valenz der Nutzung
3,26 Betreut durch:
2,97 Anwendungsfall 1
Einfachheit der Nutzung Projektkonsortium:
3,38 *
Anwendungsfall 2
2,32 *
Nutzen
2,90
*
1 2 3 4 5
Jan Terhoeven | BAuA | Human Factors, Ergonomie | 7. Expertenworkshop Datenbrillen | 07.03.2018 19Weiterführung der Ergebnisse
─ Hinterfragen des Task-Technology-Fit im ersten Anwendungsfall
• Umsetzung des Use Case 1 auf Alternativtechnologien
• Vergleichsstudie im Use Case 1 mit Datenbrillen und Tablet-PC
durchgeführt (N= 12 TeilnehmerInnen)
Betreut durch:
─ Kontinuierliche Evaluation im zweiten Anwendungsfall
• Kontinuierliche Begleitung des Technologieeinsatzes Projektkonsortium:
• Implementierung eines Online-Fragebogens?
• Abgleich der Nutzererwartungen mit tatsächlichem Nutzererleben
─ Nutzen der Studienerfahrungen zur Evaluation von Use Case 3
Jan Terhoeven | BAuA | Human Factors, Ergonomie | 7. Expertenworkshop Datenbrillen | 07.03.2018 20Zusammenfassung und Ausblick
─ Entwicklung einer Datenbrille erfordert ein hohes Maß an
Interdisziplinarität
─ Die sichere Einbindung in die IT-Systeme der Unternehmen stellt
separate eine Herausforderung dar Betreut durch:
─ Eine im betrieblichen Alltag einsetzbare Datenbrille stellt viele Projektkonsortium:
Anforderungen vor dem Hintergrund der Sicherheit und Gesundheit als
auch Akzeptanz der Beschäftigten
─ Gutachten zum persönlichen Datenschutz beim Einsatz adaptiver
Assistenzsysteme durch lindenpartners
Dr. Frank-Peter Schiefelbein | Siemens AG | Corporate Technology | 7. Expertenworkshop Datenbrillen | 07.03.2018 21Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Dr. Frank-Peter Schiefelbein Jan Terhoeven, M. Sc.
Corporate Technology Gruppe Human Factors, Ergonomie
Betreut durch:
CT REE ELM EMI-DE Fachbereich Produkte und Arbeitssysteme
Siemensdamm 50 Friedrich-Henkel-Weg 1-25
13629 Berlin, Deutschland 44149 Dortmund, Deutschland Projektkonsortium:
+49 (0) 30 386 29166 +49 (0) 231 9071 2424
frank.schiefelbein@siemens.com terhoeven.janniklas@baua.bund.de
Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt Glass@Service wird im Rahmen des
Förderprogramms „Smart Service Welt I“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und
Energie (BMWi) unter dem Förderkennzeichen 01MD16008B gefördert und durch das
Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR Projektträger) betreut.Sie können auch lesen
