Praxisbeispiel: Innovation – Augmented Reality-basierte Mitarbeiterqualifizierung
Fraunhofer IGCV
Im von der bayerischen Forschungsstiftung geförderten Vorhaben "Augmented Reality-basierte Mitarbeiterqualifizierung (AQUA)" wird ein intelligentes System entwickelt, das Lernende im Produktionsumfeld bedarfsgerecht und individuell unterstützt.
Flexibilität und Qualifizierung: Erfolgsfaktoren der modernen Fertigungsbranche
Die Fertigungsbranche steht heute vor diversen Herausforderungen: Globalisierung, schnelllebige Absatzmärkte, kurze Produktlebenszyklen, Individualisierung, Massenfertigung und Variantenvielfalt sind Trends, die sich auch in Zukunft fortsetzen werden. Schnelligkeit und Flexibilität in der Produktion werden somit zu wichtigen Erfolgsfaktoren für Unternehmen. Während die automatische und halbautomatische Produktion besonders für die Herstellung von wenigen Varianten und hohen Stückzahlen geeignet sind, bietet die manuelle Montage eine flexible Methode zur Herstellung von kleineren Stückzahlen bei hoher Variantenvielfalt. Um den Anforderungen des Marktes gerecht zu werden, müssen Mitarbeiter flexibel innerhalb der Montage eingesetzt werden können. Dadurch steigt der Bedarf an zusätzlicher Qualifizierung der Werker.
Herausforderungen bei der Mitarbeiterqualifizierung
Aktuell erfolgt die Qualifizierung in Bayern häufig mittels der „On the Job“ Maßnahme „Vormachen – Nachmachen“, indem Monteure von bereits eingearbeiteten Mitarbeitern direkt in der Linie eingelernt werden. Da der Anlernprozess während der Serienproduktion stattfindet, kann es zu Überforderung durch Zeitdruck kommen. Um Taktzeiten einzuhalten, müssen Lernprozesse oftmals unterbrochen werden. Die Qualifizierung des Mitarbeiters kann daher Lücken aufweisen. Die Qualität und Dauer der Lernprozesse kann somit zwischen Mitarbeitern stark schwanken. Neben dem Vor- und Nachmachen werden unterstützend klassische Medien wie Papieranleitungen zur Vermittlung der Prozesse eingesetzt. Jedoch erschweren diese die Übertragung der Theorie in die Praxis. Eine standardisierte Lösung versprechen Augmented Reality-basierte Qualifizierungssysteme.
Im von der bayerischen Forschungsstiftung geförderten Vorhaben "Augmented Reality-basierte Mitarbeiterqualifizierung (AQUA)" wird ein intelligentes System entwickelt, das Lernende im Produktionsumfeld bedarfsgerecht und individuell unterstützt.
Flexibilität und Qualifizierung: Erfolgsfaktoren der modernen Fertigungsbranche
Die Fertigungsbranche steht heute vor diversen Herausforderungen: Globalisierung, schnelllebige Absatzmärkte, kurze Produktlebenszyklen, Individualisierung, Massenfertigung und Variantenvielfalt sind Trends, die sich auch in Zukunft fortsetzen werden. Schnelligkeit und Flexibilität in der Produktion werden somit zu wichtigen Erfolgsfaktoren für Unternehmen. Während die automatische und halbautomatische Produktion besonders für die Herstellung von wenigen Varianten und hohen Stückzahlen geeignet sind, bietet die manuelle Montage eine flexible Methode zur Herstellung von kleineren Stückzahlen bei hoher Variantenvielfalt. Um den Anforderungen des Marktes gerecht zu werden, müssen Mitarbeiter flexibel innerhalb der Montage eingesetzt werden können. Dadurch steigt der Bedarf an zusätzlicher Qualifizierung der Werker.
Herausforderungen bei der Mitarbeiterqualifizierung
Aktuell erfolgt die Qualifizierung in Bayern häufig mittels der „On the Job“ Maßnahme „Vormachen – Nachmachen“, indem Monteure von bereits eingearbeiteten Mitarbeitern direkt in der Linie eingelernt werden. Da der Anlernprozess während der Serienproduktion stattfindet, kann es zu Überforderung durch Zeitdruck kommen. Um Taktzeiten einzuhalten, müssen Lernprozesse oftmals unterbrochen werden. Die Qualifizierung des Mitarbeiters kann daher Lücken aufweisen. Die Qualität und Dauer der Lernprozesse kann somit zwischen Mitarbeitern stark schwanken. Neben dem Vor- und Nachmachen werden unterstützend klassische Medien wie Papieranleitungen zur Vermittlung der Prozesse eingesetzt. Jedoch erschweren diese die Übertragung der Theorie in die Praxis. Eine standardisierte Lösung versprechen Augmented Reality-basierte Qualifizierungssysteme.
Fakten zum Projekt
- Fördergeber: Bayerische Forschungsstiftung
- Projektlaufzeit: 01.03.2022 - 28.02.2025
- Partner: Fraunhofer IGCV, AUDI, ZF, LUDO FACT, INOYAD
Optimierung der Arbeitsprozesse durch Augmented Reality: Chancen und Herausforderungen
Durch die Überlagerung der Realität mit augmentierten Hinweisen können Informationen situationsspezifisch und ortsverknüpft dargestellt werden. So können Transferleistungen für Mitarbeiter minimiert werden. Head Mounted Displays (HMD) kommen in der Industrie, aber auch in Bereichen wie Medizin, Militär und Sport immer häufiger zum Einsatz, da beide Hände frei bleiben. Laut Alex Kidman, leitender Entwickler bei Microsoft, nutzen bzw. testen bereits 60% der 500 umsatzstärksten Unternehmen der USA die HoloLens 2 von Microsoft, was diesen Trend verdeutlicht. Verschiedene Studien konnten bereits nachweisen, dass Montageprozesse mithilfe von AR-Leitsystemen schneller erlernt werden können und zu einer geringeren Fehlerquote führen. AR-Leitsysteme sind bereits auf dem Markt erhältlich und eignen sich als Assistenzsysteme, jedoch nur bedingt zur Qualifizierung von Mitarbeitern. Mitarbeiter werden Schritt-für-Schritt durch die Montage geleitet und lernen den Prozess zwar kennen, bleiben aber oft auf die Unterstützung durch AR-Animationen angewiesen.
Aus diesem Grund wird die Unterscheidung von AR-Leitsystemen und AR-Trainingssystemen gefordert. Die Qualifizierung von Mitarbeitern durch solche lernförderlichen, adaptiven AR-Systeme ist im industriellen Einsatz kaum vorzufinden. Daraus lässt sich schließen, dass bei der Erstellung der Trainings Lernvoraussetzungen und Gestaltungsrichtlinien aus der Wissenschaft vernachlässigt werden. Außerdem finden sich in der Literatur nur wenig konkrete Hinweise zur Gestaltung der Benutzerschnittstelle (engl. User Interface) für ein solches adaptives AR-Qualifizierungssystem. In Anbetracht der verschiedenen Darstellungsmöglichkeiten von AR-Systemen fehlen insbesondere spezifische Hinweise dazu, wie ein User Interface speziell für HMDs umgesetzt werden sollte. Zuletzt mangelt es bestehenden AR-Trainingssystemen für HMDs an Skalierbarkeit, wodurch ein wirtschaftlicher Einsatz in der manuellen Montage bisher nicht möglich ist.
AQUA: Entwicklung eines adaptiven AR-Qualifizierungssystems für die manuelle Montage
Ziel des Projekts AQUA ist es, ein adaptives AR-Qualifizierungssystem für HMD‘s zum Training von Mitarbeitern in der manuellen Montage (und für Instandhaltungsaufgaben) zu entwickeln und zu evaluieren. Das AR-Qualifizierungssystem soll Lernende unter Berücksichtigung ihres Lernfortschritts optimal unterstützen und sich somit von AR-Leitsystemen abheben. Außerdem soll das System nicht für einen einzigen konkreten Montagevorgang entworfen werden, sondern durch möglichst aufwandsarme Integration von neuen Arbeitsanweisungen und Lerninhalten für diverse Montagevorgänge adaptierbar sein. So soll vor allem der initiale Erstellungsaufwand für AR-Trainings reduziert werden. Außerdem soll/muss die Trainingserstellung für technische und praktische Autoren (Meister, Techniker, Vorarbeiter) im Unternehmen ohne Programmierkenntnisse möglich sein. Mit der Software AQUA soll also auch erfahrungsbasiertes Wissen „von Praktiker für Praktiker“ abgegriffen und weitergegeben werden können. Somit soll eine allgemeine Anwendbarkeit in der bayerischen Industrie sichergestellt werden, die über einen Demonstrationsstatus im Rahmen eines Forschungsprojekts hinausgeht.
AQUA: Entwicklung eines adaptiven AR-Qualifizierungssystems für die manuelle Montage
Ziel des Projekts AQUA ist es, ein adaptives AR-Qualifizierungssystem für HMD‘s zum Training von Mitarbeitern in der manuellen Montage (und für Instandhaltungsaufgaben) zu entwickeln und zu evaluieren. Das AR-Qualifizierungssystem soll Lernende unter Berücksichtigung ihres Lernfortschritts optimal unterstützen und sich somit von AR-Leitsystemen abheben. Außerdem soll das System nicht für einen einzigen konkreten Montagevorgang entworfen werden, sondern durch möglichst aufwandsarme Integration von neuen Arbeitsanweisungen und Lerninhalten für diverse Montagevorgänge adaptierbar sein. So soll vor allem der initiale Erstellungsaufwand für AR-Trainings reduziert werden. Außerdem soll/muss die Trainingserstellung für technische und praktische Autoren (Meister, Techniker, Vorarbeiter) im Unternehmen ohne Programmierkenntnisse möglich sein. Mit der Software AQUA soll also auch erfahrungsbasiertes Wissen „von Praktiker für Praktiker“ abgegriffen und weitergegeben werden können. Somit soll eine allgemeine Anwendbarkeit in der bayerischen Industrie sichergestellt werden, die über einen Demonstrationsstatus im Rahmen eines Forschungsprojekts hinausgeht.
Kontakt
Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV
Am Technologiezentrum 10
86159 Augsburg
+49 821 90678-178
+49 821 90678-40
maximilian.koenig@igcv.fraunhofer.de
http://www.igcv.fraunhofer.de