Multi-Level-Lokalisierung von Nutzern für intelligente Benutzerschnittstellen (ISI Automation GmbH & Co. KG)

Session: Mensch-Maschine-Interaktion Multi-Level-Lokalisierung von Nutzern für intelligente Benutzerschnittstellen (ISI Automation GmbH & Co. KG) 10/11. Oktober 2017 Lemgo www.its-owl.de

Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 2

Einführung - Vorstellung des Transfernehmers ISI Automation GmbH & Co. KG ISI Automation GmbH & Co. KG, Lemgo Schlüsselfertige Automatisierungslösungen für Produktion und Intralogistik Gegründet 1985 ca. 40 Mitarbeiter Jahresumsatz ca. 4 Mio Weltweite Projekte aus OWL it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 3

Einführung - Vorstellung des Transfernehmers ISI Automation GmbH & Co. KG ISI Automation Produktion und Intralogistik Schlüsselfertige Systeme Multilinguale Software 300 Projekte mit über 120 Kunden Projekte von 30TEUR 1500TEUR 3 Monate 2 Jahre it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 4

Einführung - Vorstellung der Transfergeber Standort Lemgo - Expertise für Intelligente Automation init Institut für industrielle Informationstechnik Gegründet 2007 7 Professoren, mehr als 70 Beschäftigte Angewandte Grundlagenforschung und exzellente Aus- und Weiterbildung Über 3,0 Mio. Euro Drittmittel pro Jahr Eine der führenden Forschungseinrichtungen im BMBF-Spitzencluster it's OWL Kompetenzbereiche: Industrielle Kommunikation, Industrielle Bildverarbeitung/Mustererkennung, Intelligente Analyseverfahren in der Automation CIIT CENTRUM INDUSTRIAL IT Weltweit erstes Forschungs- und Entwicklungszentrum im Bereich der industriellen Automation Forschungsinstitute und Technologieunternehmen unter einem Dach Gemeinsamer Forschungskern: Verknüpfung von Informations- und Automatisierungswelt in technischen Systemen it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 5

Einführung - Vorstellung der Transfergeber Fraunhofer IOSB-INA Institutsteil für industrielle Automation des Fraunhofer IOSB MitarbeiterInnen (Stand Sept. 2017): 64 Partner im Centrum Industrial IT (CIIT) Betrieb der SmartFactoryOWL, gemeinsam mit Hochschule OWL IKT Lösungen für die Fabrik der Zukunft Geschäftsbereiche: Industrielles Internet (IoT) Intelligente Automation Assistenzsysteme Cybersicherheit in der Produktion Lemgo it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 6

Einführung Motivation/ Ausgangssituation für das Transferprojekt it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 7

Einführung Motivation/ Ausgangssituation für das Transferprojekt it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 8

Einführung Motivation/ Ausgangssituation für das Transferprojekt Steigende Komplexität industrieller Anlagen Adaptivität von Benutzerschnittstellen Die steigende Komplexität industrieller und vernetzter Anlagen im Zuge von Industrie 4.0 erfordert intelligente Benutzerschnittstellen Verbesserung der Adaptivität von Benutzerschnittstellen durch die sensorische Erfassung des Nutzungskontextes Nutzungskontext: Identität des Nutzers Aufgaben/Aufträge Technische Ausrüstung Umgebung Ethische, rechtliche und soziale Fragestellungen Betrachtung ethischer, rechtlicher und sozialer Aspekte für die Lokalisierung von Personen Datenschutzrichtlinien Nutzerakzeptanz it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 9

Vorgehensweise Multi-Level-Lokalisierung von Nutzern für intelligente Benutzerschnittstellen Anforderungserhebung & -Abstimmung Implementierung der Lokalisierung Installation des Gesamtsystems Verwertung der Ergebnisse AP 1 AP 2 AP 3 AP 4 AP 5 AP 6 AP 7 Konzepterstellung Implementierung einer IUI Evaluation it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 11

Vorgehensweise Multi-Level-Lokalisierung von Nutzern für intelligente Benutzerschnittstellen Level 1 RFID-Zugangskontrolle Erfassung der Anwesenheit durch An- und Abmeldung beim Betreten und Verlassen des Fertigungsbereichs Level 2 Ultra-Breitband-Lokalisierung Erfassung der dezimetergenauen Position einer Person im Fertigungsbereich Level 3 3D-Kamera/Face-Tracking Erfassung der zentimetergenauen Position und Blickrichtung von Personen in einzelnen Bereichen it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 12

Vorgehensweise Multi-Level-Lokalisierung von Nutzern für intelligente Benutzerschnittstellen Anmeldung am System beim Betreten des Fertigungsbereiches mittels RFID-Zugangskarte am Kartenlesegerät Information über Anwesenheit/Abwesenheit Level 1 RFID-Zugangskontrolle Erfassung der Anwesenheit durch An- und Abmeldung beim Betreten und Verlassen des Fertigungsbereichs Keine direkte Lokalisierung im Fertigungsbereich Zuweisung einer Karte zu einzelnen Personen oder Nutzergruppen it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 13

Vorgehensweise Multi-Level-Lokalisierung von Nutzern 3.1.2 Aluminiumplatten für intelligente Benutzerschnittstellen Direkt unter diesen Stahlplatten sollen die Ubisense Sensoren, sowie WLAN AP und weitere Geräte montiert werden. Dazu wurden Aluminiumplatten entworfen, welche mittels Magneten an der Unterseite der Stahlplatten haften sollen. Unter diesen Aluminiumplatten können die jeweiligen Geräte montiert werden. Anmeldung am System durch tragen eines UWB-Senders im Fertigungsbereich Level 2 Ultra-Breitband-Lokalisierung Erfassung der dezimetergenauen Position einer Person im Fertigungsbereich Information über Abbildung dezimetergenaue 12: Platte von der Seite Position im Die Bereich Aluminiumplatten der sind 590mm Sensoren x 590mm groß, haben eine Stärke von 5mm und sind in der Farbe staubgrau RAL 7037 pulverbeschichtet. In den vier Ecken der Aluminiumplatte befindet sich jeweils ein M6 Gewinde. Mit diesem Gewinde soll der Magnet auf der nicht magnetischen Keine Erfassung der Blickrichtung Aluminiumplatte befestigt werden. Die Topfmagneten besitzen in der Mitte eine Bohrung, durch welche die Schraube durchgeführt werden kann. Zum Festschrauben kommen M6 innensechskant Stahlschrauben der Länge 15mm zum Einsatz. Die Magneten haben eine Höhe von 8mm, Durchmesser von 42mm und Tragkraft von 52.5kg. Weitere Daten sind dem Datenblatt zu entnehmen Zuweisung [21]. einer Karte zu einzelnen Personen oder Zusätzlich besitzen die Aluminiumplatten in der Mitte ein 40mm großes Loch. Durch dieses sind Nutzergruppen die Kabel der montierten Geräte zu führen. Nach Anbringung der Aluminiumplatte an der Stahlplatte, können die Kabel mit den Anschlüssen auf den Stahlplatten verbunden werden. it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 14 Abbildung 13: Montierter Sensor

Vorgehensweise Multi-Level-Lokalisierung von Nutzern für intelligente Benutzerschnittstellen Automatische Erfassung der Position und Blickrichtung in relevanten Bereichen mittels einer Tiefenbildkamera und Face-Tracking Information über zentimetergenaue Position und Blickrichtung im Bereich der Sensoren Level 3 3D-Kamera/Face-Tracking Abgleich der Positionsdaten mit Level 2 zur Beschränkung auf registrierte Personen Erfassung der zentimetergenauen Position und Blickrichtung von Personen in einzelnen Bereichen it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 15

Vorgehensweise Multi-Level-Lokalisierung von Nutzern für intelligente Benutzerschnittstellen Anbindung an ISIPlus - Definierte Bereiche an der CPS - Ansicht der anwesenden Personen it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 16

Ergebnisse Ergebnisse Ein funktionsfähiger Demonstrator des Lokalisierungssystems wurde entwickelt und in der SmartFactoryOWL installiert Nutzbarkeit des Systems durch den Transfernehmer im Anschluss an das Projekt wurde sichergestellt Der Transfernehmer hat neues Wissen über die Basis-Technologien sowie Methodenwissen aufgebaut und kann dieses im Unternehmen gewinnbringend einsetzen it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 18

Resümee und Ausblick Resümee Das prototypische Lokalisierungssystem wurde erfolgreich in der SmartFactory OWL installiert Dem Transfernehmer wurde Wissen zu den verschiedenen Sensortechnologien vermittelt Die Durchführung einer Nutzerstudie zur Nutzerakzeptanz steht noch aus, wird aber in Kürze durchgeführt Änderung zur Projektskizze: Als Alternative zu den nicht länger vorhandenen Deckenkameras wurde ein prototypisches 3D-Kamerasystem zur Erfassung der Blickrichtung entwickelt und installiert it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 20

Resümee und Ausblick Ausblick Erweiterung der Lokalisierungsmöglichkeiten durch die Integration zusätzlicher Systeme Erweiterung der IUI durch Implementierung weiterer Interaktionsmöglichkeiten (z.b. Zeigegesten) und die Anbindung an weitere Systeme Wissenschaftliche Veröffentlichungen zur technischen Umsetzung und Nutzerakzeptanz des Systems Durchführung weiterer Projekte zur Lokalisierung von Entitäten auf Basis des vorhandenen Systems it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 21

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! www.its-owl.de