Datenbrillen als adaptive Arbeitsassistenz in der Elektronik-Fertigung

Transkript

1 Dr. Frank-Peter Schiefelbein, Siemens AG Jan Terhoeven, BAuA Datenbrillen als adaptive Arbeitsassistenz in der Elektronik-Fertigung 6. Expertenworkshop Datenbrillen Berlin, 07. Februar 2017

2 Vorstellung Dr.-Ing. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG, Corporate Technology CT REE PEM Berlin Tel.: +49/30/ / Fax: +49/30/ frank.schiefelbein@siemens.com Expertenworkshop der BAuA Datenbrillen, Smart Devices und Smart Services Berlin, 07. Februar 2017 Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology Smart Data Forum Berlin 07. Februar

3 Smart Service Welt - BMWi-Technologiewettbewerb Smart Services - Ein zentrales Aktionsfeld der Zukunftsaufgabe Digitale Wirtschaft und Gesellschaft im Rahmen der neuen Hightech-Strategie 1) der Bundesregierung. Ziel des Wettbewerbs Technologiewettbewerb Smart Service Welt im Rahmen des IT-Gipfels 2014 vom Bundeswirtschaftsminister ausgerufen. Das Förderprogramm ist mit einem Budget von ca. 50 Millionen Euro ausgestattet. Ziel ist die Förderung von FuE-Aktivitäten, die innovative IKT-gestützte Dienstleistungen ermöglichen und deutsche Technologieanbieter bei der globalen Markterschließung unterstützen. Es sollen prototypische Lösungen erforscht und entwickelt werden, die auf der Basis vernetzter, intelligenter technischer Systeme und Plattformen Daten aggregieren und analysieren. 1) Neue Hightech-Strategie wurde am vom Bundeskabinett beschlossen. Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology Smart Data Forum Berlin 07. Februar

4 Projekt Interaktive personalisierte Visualisierung in Industrieprozessen, am Beispiel der Digitalen Fabrik in der Elektronik-Fertigung Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology Smart Data Forum Berlin 07. Februar

5 Projekt - Gliederung 1. WARUM Motivation 2. WER Konsortium 3. WAS Innovationspotential 4. WIE Umsetzbarkeit 5. Zusammenfassung 6. Überleitung zum zweiten Teil des Vortrags Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology Smart Data Forum Berlin 07. Februar

6 Projekt - Motivation Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology Smart Data Forum Berlin 07. Februar

7 Projekt - Motivation und Ziele Use Cases Projektziele und Nutzen Ergänzung von Human-Machine- Interfaces (HMI) am Arbeitsplatz durch Hands-Free Augmented- Reality (AR) Smart Glasses an Arbeitsplätzen der Fertigung von Elektronik-Flachbaugruppen, z.b. für Optische Inspektionen Kommissionierung / Logistik Warenannahme / Traceability Remote-Service Rework, Repair etc. Einbindung in die lokale Prozess-IT Höhere Produktivität Höhere Flexibilität à Vielfalt bearbeitbarer Prozesse Höhere Qualität à Fehlerreduzierung/ Fehlervermeidung durch Augmented Reality-Technologie Verbessertes Training à Sicherheitsunterweisungen à Gefahrenstellen in der Produktion à Arbeitssicherheit Nutzerakzeptanz, Ergonomie Mitarbeiter-Motivation Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology Smart Data Forum Berlin 07. Februar

8 Projekt - Konsortium Arbeitswissenschaftliche Begleitung Optik Gestensteuerung Hochauflösendes OLED- Mikrodisplay Eye-Tracking Applikationen und Services Elektronik u. Feldtest Aufbau Middleware Service-Integration AR-Framework Hardware System-Integration Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology Smart Data Forum Berlin 07. Februar

9 Projekt - Innovationspotential Service (Use-Cases) Software und IT-Infrastruktur Hardware (Datenbrillen) Unterstützung der Qualitätssicherung und Reparaturprozesse via augengesteuerter, hands-free Nutzerinteraktion Operation und Information in gleicher Sichtlinie Keine Verlagerung des Aufmerksamkeits-Schwerpunktes AR-gestützte optische Inspektion von Elektronik-Flachbaugruppen AR-gestützte Qualitätssicherungin derkommissionierung / Logistik Erweitertes Einsatzspektrumdurch flexible App-Integration Echtes Augmented-Reality(AR), und nicht AugmentedVideo Innovative Nutzerinteraktiondurch Gesten und Augenbewegungen Ausreichende Einschränkung der Smart-Glass-Funktionalität und Interaktion zur sicheren Verwendung im Firmennetzwerk Übertragbarkeit dieserdata Security Funktionenauf Standard Android Wearables Hochauflösender Bildgeber im Smart Glasses ermöglicht hochwertige Bildwiedergabe Kombination miteye- Tracking ermöglicht Blickrichtungssteuerung Maximierte Akku-Laufzeit durch Low-Power-Display und System-Elektronik Hand-und Objekt-Tracking durch 3D-Tiefensensor Ausreichend großes Field-of- View > 25 Fokus auf Ergonomie zur Sicherstellung derpraxistauglichkeit Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology Smart Data Forum Berlin 07. Februar

10 Projekt - Umsetzung 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 datenschutzrechtliche Herausforderungen meistert Softwareseitige Umsetzung und Erprobung der Arbeitsassistenz in einem Use 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 Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology Smart Data Forum Berlin 07. Februar

11 Projekt - Projektorganisation AP 2: Cyberphysische Systemplattform (FEP) AP 1: Service- und Systemspezifikation (Siemens) AP 3: Interaktions- und Serviceplattform (Ubimax) AP 4: Demonstrator- Plattform (DIOPTIC) AP 5: Erprobung und arbeitswissenschaftliche Begleitung (UVEX) AP 6: Öffentlichkeitsarbeit (BAuA) Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology Smart Data Forum Berlin 07. Februar

12 Projekt - Steckbrief Förderziele Forcieren intelligenter Dienstleistungen Smart Services Förderung prototypischer Lösungen Fortführung High-Tech-Strategie Zukunftsstrategie für Deutschland Prototyp (Eigenschaften) Smart Glass (binokular) Augmented Reality OLED-Mikrodisplay Hands Free Services Voice controlled, Eye tracking Konsortium (Koordination Siemens AG, CT, Berlin) Siemens AG (Projektleitung, Begleitforschung, Use Cases, Elektronik, Software, Fabrikerprobung) Fraunhofer Institut Dresden (Display) UBIMAX (Augmented Reality) Dioptic (Optik) Uvex (Brille) Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Roadmap Projektdauer März Feb Fördervolumen Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology Smart Data Forum Berlin 07. Februar

13 Projekt - Ausblick Zitat Michael Kaever, Leiter Technology Innovation Management bei Siemens Digital Factory Motion Control: Technologie ist nur in dem Maße gut, wie sie vom Nutzer akzeptiert und als selbstverständlicher Partner erachtet wird. Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology Smart Data Forum Berlin 07. Februar

14 Forschungs- und Entwicklungsprogramm Arbeit im Betrieb menschengerecht gestalten innovative Produktionstechnologien, wie sie im Zukunftsprojekt der Bundesregierung Industrie 4.0 beschrieben sind. Perspektive der alters- und alternsgerechten Arbeitsgestaltung Die Forschung der BAuA Technikfolgen frühzeitig abzuschätzen mit dem Ziel eine menschengerechte Arbeitsgestaltung zu beeinflussen (Dequalifizierung, Monotonie, psychische/physische Fehlbeanspruchung, ) ganzheitliche Gestaltungsansätze von Mensch, Technik und Organisation Auswirkungen auf soziale und kommunikative Prozesse. Jan Terhoeven BAuA 2.3 Human Factors, Ergonomie Smart Data Forum Berlin 07. Februar

15 Wieso beschäftigen wir uns mit Datenbrillen? Global Market for Smart Glasses by Key Applications Unit Shipments (millions) Base Year 2014; Forecast Quelle: Valour Consultancy (2015) The Future of wearable Cameras, HMDs & Smart Glasses Jan Terhoeven BAuA 2.3 Human Factors, Ergonomie Smart Data Forum Berlin 07. Februar

16 Wieso beschäftigen wir uns mit Datenbrillen? Erwartete Chancen und Risiken von Wearables Umfrage (n > 1000) zu Nutzer-Erwartungen an Wearables von Anfang 2015 Chancen von Wearables Risiken von Wearables Helfen für Gesundheit besser vorzusorgen 66% Dringen in Privatsphäre ein 62% Unterstützung, eigene Zeit besser zu nutzen Mehr Effizienz und Produktivität zuhause und auf der Arbeit 29% 26% Machen anfälliger für Sicherheitslücken erhöhen die Abhängigkeit von Technologien 41% 57% Persönliche Dienstleistungsangebote 18% verursachen Stress 35% Gesundheitsmonitoring bei jung und alt 18% lassen direkten Personenkontakt seltener werden Peronen- 22% Stressabbau 17% lassen mir keine freie Wahl mehr 13% Quelle: PricewaterhouseCoopers (2015) Wearables: Die tragbare Zukunft kommt näher Jan Terhoeven BAuA 2.3 Human Factors, Ergonomie Smart Data Forum Berlin 07. Februar

17 Vorarbeiten der BAuA im Themenfeld Datenbrillen Projekt F2288 Head-Mounted Displays: Bedingungen des sicheren und beanspruchungsoptimalen Einsatzes von Datenbrillen Durchführung von Expertenworkshops zur Erhebung von Einsatzkriterien Laborstudien zur subjektiven physischen und psychischen Beanspruchung Repertory Grid Studie zur Erhebung von Akzeptanzmerkmalen Studie zur objektiven physischen Beanspruchung Jan Terhoeven BAuA 2.3 Human Factors, Ergonomie Smart Data Forum Berlin 07. Februar

18 Ergebnisse der BAuA im Themenfeld Datenbrillen Kriterien für den Einsatz Hände müssen frei sein Mobilität bei der Aufgabe erforderlich Beschäftigte in der Anlernphase Kriterien gegen den Einsatz Volles Sichtfeld erforderlich Routinetätigkeiten, repetitive Aufgaben Hoher Informationsbedarf Belastungen und Beanspruchung durch Datenbrillen kein messbarer objektiver Einfluss auf visuelles System, aber subjektiv höher empfundene visuelle Ermüdung nur geringer Einfluss auf Nackenmuskulatur aber deutlich weniger Kopfbewegungen mit der Datenbrille keine Wechselwirkung mit Alter kurze Pausen verringern die Beanspruchung Quelle: Jan Terhoeven BAuA 2.3 Human Factors, Ergonomie Smart Data Forum Berlin 07. Februar

19 Arbeitsziele der BAuA im Projekt Begleitung des (Langzeit-)Einsatzes von Datenbrillen im industriellen Umfeld mittels arbeitswissenschaftlicher Methoden zur Analyse von Beanspruchung Gebrauchstauglichkeit Körperhaltung Datenschutz Nutzerakzeptanz Prospektive Gestaltung eines datenbrillenbasierten Assistenzsystems Menschengerechte Gestaltung des Arbeitssystems Ergonomische Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle Berücksichtigung geltender technischer Regeln und Normen Jan Terhoeven BAuA 2.3 Human Factors, Ergonomie Smart Data Forum Berlin 07. Februar

20 Anforderungen an die zu entwickelnde Datenbrille Persönliche Schutzausrüstung Nutzung als Arbeitsschutzbrille DIN EN 166 Potentielle Gefahrstoffe Hautsensibilisierende Stoffe wie z.b. Nickel DIN EN Physikalische Einwirkungen EMF, EMV, EMVU, Stromdichte Richtlinie 2013/35/EU Thermische Einwirkungen Temperaturentwicklung bei Hautkontakt DIN EN ISO Psychische Faktoren Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle TRBS 1151, DIN EN ISO 9241 Physische Belastungen Gewichtsverteilung der Datenbrille Jan Terhoeven BAuA 2.3 Human Factors, Ergonomie Smart Data Forum Berlin 07. Februar

21 Persönlicher Datenschutz in Arbeitssystemen Kontextsensitive Informationsbereitstellung vs. Persönlicher Datenschutz Kontextsensitivität bedarf Umgebungsdaten der Beschäftigten Keine Speicherung personenbezogener Daten, Rückführbarkeit ausschließen Frühe Einbindung von Betriebsräten (Betriebsvereinbarung sinnvoll?) Beleuchtung des Datenschutzes im Projekt Stetige Berücksichtigung des Datenschutzes bei sämtlichen Arbeiten und Studien im Projekt Kontinuierlicher Austausch mit dem Betriebsrat Erstellen eines Gutachtens Rechtliche Anforderungen an den Datenschutz bei adaptiven Arbeitsassistenzsystemen Quelle: Jan Terhoeven BAuA 2.3 Human Factors, Ergonomie Smart Data Forum Berlin 07. Februar

22 Evaluationsstudien im Anwendungsunternehmen Vorher-Nachher-Vergleichsstudien zur Evaluation des Einsatzes von Datenbrillen als Arbeitsassistenz in der Elektronik-Fertigung Akzeptanz Nutzen (erwartet vs. wahrgenommen) Gebrauchstauglichkeit Physische Beanspruchung Psychische Beanspruchung Schriftliche Befragungen mittels Fragebögen in allen Anwendungsfällen vor, während und nach dem Einsatz der Arbeitsassistenz Jan Terhoeven BAuA 2.3 Human Factors, Ergonomie Smart Data Forum Berlin 07. Februar

23 Laborstudien zur mentalen Beanspruchung Untersuchung verschiedener Parameter der Informationsvisualisierung hinsichtlich des Einflusses auf die mentale Beanspruchung Einblendung von Mitteilungen im peripheren oder zentralen Sichtfeld Überlagerungsdifferenz zwischen virtuellem und realem Bild Latenzzeit zwischen Informationsabruf und -erhalt Möglichkeit zur Individualisierung von Arbeitsinformationen Ausarbeitung übertragbarer Arbeitsaufgaben in Anlehnung an die Anwendungsfälle des Projekts Montage Sichtprüfung Kommissionierung Jan Terhoeven BAuA 2.3 Human Factors, Ergonomie Smart Data Forum Berlin 07. Februar

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG Corporate Technology CT REE PEM EOM-DE Siemensdamm Berlin, Deutschland Jan Terhoeven, M. Sc. BAuA FB 2 Produkte und Arbeitssysteme Gruppe 2.3 Human Factors, Ergonomie Friedrich-Henkel-Weg Dortmund, Deutschland terhoeven.janniklas@baua.bund.de Jan Terhoeven BAuA 2.3 Human Factors, Ergonomie Smart Data Forum Berlin 07. Februar