Bild: CC0 - pixabay.com
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Gastartikel - Wolfgang Keplinger, ROI Management Consulting

Wichtigste Mensch-Maschine-Schnittstellen in der Industrie

In der Smart Factory und dem Smart Warehouse muss ein Großteil der Informationen aus dem Tagesgeschäft in Echtzeit verfügbar sein. Mensch-Maschine-Schnittstellen (engl: man machine interfaces, kurz MMIs) machen dies möglich.

Die Wearables bzw. interaktiven Assistenzsysteme helfen zum Beispiel bei der Ausführung von Kommissionieraufgaben, Montage- und Fertigungstätigkeiten, Service- und Wartungsaufgaben oder der Mitarbeiterqualifizierung. Wir stellen besonders nützliche MMIs vor, dank deren Hilfe die Arbeit in der Fertigung und Logistik heute schneller, flexibler und fehlerfreier abläuft.

Headsets

Kopfhörer mit Mikrophon sind das heute wohl bekannteste und in der Logistik am weitesten verbreitete interaktive Assistenzsystem. Ihre Hauptanwendung ist Pick-by-Voice, bei dem der Kommissionierer mittels akustischer Ansagen zum nächsten zu ergreifenden Artikel geführt wird und mittels Sprachbefehl die Ausführung bestätigt.

Smart Glasses

Die Datenbrille projiziert in das natürliche Sichtfeld zusätzliche Informationen über ein transparentes Display oder über eine Laserprojektion in das Auge (Augmented Reality = erweiterte Wirklichkeit). Diese Zusatzinformation zeigt z.B. dem Kommissionierer den Weg zum nächsten Artikel, wie viele Stück er davon ergreifen soll und bestätigt die Durchführung der Aufgabe durch Scannen des Artikel-Barcodes. Genauso kann eine Datenbrille einem Instandhalter helfen, die Maschine / Anlage in der richtigen Reihenfolge zu (de)-montieren. Mit Smart Glasses kann auch ein erfahrener Experte aus einem Fachbereich wie F&E einen Instandhalter bei dessen Aufgaben anleiten – zum Beispiel vor Ort in einem lokalen Produktionswerk oder aus der Ferne bei Spezialaufgaben. So findet der Wartungsarbeiter Fehler schneller, behebt sie in kürzerer Zeit und trainiert sein Know-how. Zudem lassen sich die durchgeführten Arbeitsschritte direkt zu einer Dokumentation zusammenfassen, was zu einer stetigen Verbesserung des Qualitäts- und Know-How-Managements beiträgt.

Einige Firmen arbeiten daran, die Funktionalitäten eines Smart Glasses auf Kontaktlinsen zu übertragen, sog. Smart Contact Lenses. Nach aktuellen Prognosen sollen diese im Zeitraum 2018/2019 am Markt zugelassen und erhältlich sein.

Datenuhren und Unterarmcomputer

Datenuhren sind Mini-Computer für das Handgelenk, die meist mit einem mobilen Gerät gekoppelt sind. Die Datenuhr sammelt Informationen vom Träger (z.B. die Anzahl der gemachten Schritte, die zurückgelegte Wegstrecke) und zeigt ihm z.B. Arbeitsaufträge an. Die Vorteile: dieses MMI ist sehr kompakt und kein Zusatzgerät. Nachteile sind die beschränkte Bedienbarkeit und das kleine Display. 

Unterarmcomputer sind am Unterarm befestigte, voll funktionsfähige Computer. Die Eingabe erfolgt an einem Touch-Display. Somit hat der Anwender beide Hände frei, allerdings befinden sich die Informationen nicht automatisch in seinem Blickfeld. Der Monitor kann nur bei einer bestimmten Handhaltung wirklich gut gelesen und bedient werden.

Eine technologische Weiterentwicklung dieser MMIs könnte ein dünnes Projektorarmband sein, das die Bildsignale eines Handhelds direkt auf den Unterarm des Anwenders projiziert. Die Bedienung des Monitors erfolgt dann direkt auf der Haut. Vorteil ist, dass das kleine und leichte Armband nicht stört, der Nachteil ist das verzogene / schwache Bild.

RFID- und Datenhandschuhe

Ein RFID-Handschuh verfügt über ein RFID-Lesegerät zum Auslesen von Daten aus RFID-Transpondern. Damit sind die Hände des Anwenders frei und ein Umbuchen der kommissionierten Ware erfolgt mehr oder weniger selbsttätig. Ob aus dem Regal auf den Kommissionierwagen, von diesem auf das Versandpaket oder die Versandpalette: ein Scan-Schritt ist nicht länger notwendig.

Vom RFID-Handschuh zu unterscheiden ist der Datenhandschuh. Dieser ist ein 3D-Eingabegerät, das im Zusammenhang mit Virtual Reality (VR) die flexible und einfache Datenerfassung einer bestimmten Arm- oder Fingerposition oder die Bestimmung der Position und Lage des Handschuhs relativ zur Umgebung ermöglicht. Damit werden VR-Anwendungen möglich oder Roboter gesteuert.

RFID-Armbänder und Sensor-Armbänder

Ein RFID-Transponder wird in ein Armband integriert, womit der Anwender eindeutig identifiziert ist. Somit lassen sich Maschinen auf die Körpergröße des Anwenders automatisch einstellen oder die angezeigten nächsten Arbeitsschritte auf das Qualifikationsniveau des Mitarbeiters anpassen. Damit kann auch die Erlaubnis verbunden sein, eine bestimmte Anlage in Betrieb zu nehmen oder eine bestimmte Reparatur ausführen zu dürfen. Die Ausführung kritischer Arbeitsschritte ist dokumentierbar; ebenso, wer ein bestimmtes Produkt montiert, geprüft oder freigegeben hat.

Sensor-Armbänder können Laufwege und -zeiten von Kommissionierern nachverfolgen oder Daten über den körperlichen Zustand bei bestimmten anstrengenden Arbeiten übermitteln.

NFC- und Smart Motion Ringe

In einem Ring befindet sich ein Transponder, der über NFC (Near-Field-Communication) mit der Umgebung über kurze Übertragungsdistanzen kommuniziert. Damit werden Anlagen oder Smartphones entsperrt, Türen oder Zugangskontrollen geöffnet oder Kommissionierfehler verhindert. 

In Smart Motion Ringen sind Sensoren eingearbeitet, die ein sehr präzises Arbeiten für die Steuerung von Geräten mit Gesten ermöglichen. Allerdings wird auch die Gestensteuerung über Kameras/Laserscanner immer präziser und somit die Gestensteuerung immer unabhängiger von Zusatzsensoren wie Smart Motion Ringen. 

Motion Capturing Clothes

In die Gewebefasern eingearbeitete Sensoren messen Bewegungen des Trägers und generieren Daten zum Träger. Ziele dieser MMI Gruppe sind u.a. eine bessere Gesundheit der Arbeitnehmer, was wiederum zu einer längeren Erhaltung der Arbeitskraft und einem Rückgang von haltungs- oder unfallbedingten Arbeitsausfällen führen soll.

Magic Shoes

In Schuhe eingearbeitete Microchips messen und übertragen Daten. Damit kann der Anwender z.B. Maschinen durch Gesten mit den Füßen steuern, aber auch umgekehrt (Warn-)Signale durch Vibration des Chips empfangen. 

Exo-Skeletons

Neben Anwendungen im Kranken- und Rehabilitationsbereich gibt es immer mehr Unternehmen, die Exo-Skeletons zur Unterstützung von Arbeitskräften bei schweren Hebe- oder Handhabungsarbeiten anbieten. Die Firma Panasonic hat z.B. einen Assist-Suit entwickelt, der Logistikmitarbeiter bei den vielen täglichen Hebeprozessen von Paketen unterstützt und so speziell den unteren Rückenbereich entlastet.

Wolfgang Keplinger ist als Senior Expert für die ROI Management Consulting AG in München tätig. Er verfügt über 15 Jahre Erfahrung in der Unternehmensberatung mit den Schwerpunkten Operations, Supply Chain Management, Effizienzsteigerung, Industrie 4.0, Projektmanagement und Transformationsmanagement.

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