Wie Magie in der Montage

Neue, anspruchsvolle Kundenanforderungen wie der Versuch, kundenindividuelle Produkte in kurzer Zeit verfügbar zu machen, treiben die technologischen Entwicklungen der smarten Fabrik. Gesucht werden Methoden, Systeme und Technologien, die den Werker dabei unterstützen, Einzelserien auf Kundenwunsch schnell und fehlerfrei zu fertigen. Einen Beitrag dazu liefert die Blick- und Gestensteuerung, die Einzug in die Hallen hält, da es sich um eine robuste Technologie handelt, die die natürlichen Bewegungsabläufe unterstützt und schnell erlernbar ist. Die Ergonomie der Bedienung ist wichtig für die Akzeptanz von Assistenzsystemen.

Für die Blicksteuerung wird ein handelsüblicher Eye-Tracker wie Tobii-Eye-Tracker samt der Software Nuia Productivity+ von 4tiitoo benötigt. Der Eye-Tracker sendet ein schwaches Infrarotlicht aus, das von den Augen des Nutzers reflektiert wird. Daraus lässt sich die Blickrichtung errechnen. Zum Einstieg reicht eine kurze Kalibrierung auf den Nutzer, die weniger als 30 Sekunden dauert. Die Software wird im Prinzip transparent über das zu steuernde Programm gelegt, ohne es zu verändern. Die Software erkennt, wo auf der darunterliegenden Benutzeroberfläche Buttons und Menüleisten angeordnet sind.

Nun gibt es zwei Möglichkeiten. Für unkritische Funktionen reicht ein einfacher Blick zum Klicken der Taste. Die Dauer sollte im Milli-Sekundenbereich liegen, um die Effektivität zu erhöhen. Für eine doppelte Bestätigung kommt ein Gaze-Selector zum Einsatz. Zunächst wird die Zieltaste mit einem schnellen Blick markiert. Daraufhin erscheint in unmittelbarer Nähe ein weiterer Knopf, der zwecks Bestätigung ebenfalls angeblickt werden muss. Animierte Montageanleitungen können beispielsweise mit Hilfe der Blickerkennung gestartet und automatisch gestoppt werden, wenn der Werker seinen Blick wieder auf sein Montagewerkstück - weg vom Bildschirm - richtet. Schaut er wieder auf den Bildschirm, wird die Anleitung fortgesetzt.

Traditionelle Bildschirmarbeiter wie Buchhalter, Softwareentwickler oder Anwender von CAD-Programmen erhöhen damit laut Hersteller ihre Effektivität bereits um zwölf Prozent. Ist der Werker etwas weiter vom Bildschirm entfernt, dann ist die Gestensteuerung eine Möglichkeit, um Produktions- und Serviceprozesse effizienter zu gestalten. Mittels eines Armbands von Kinemic, das Sensorik zu Beschleunigung, Lage und Drehungen enthält, werden Rückmeldungen des Werkers an das System gegeben und vom Armband mit Hilfe von Vibrationen quittiert. Die passende Software übersetzt die Bewegungen in Funktionssteuerungen des zu bedienenden Programms. Das Armband hat eine Batterielaufzeit von zehn bis zwölf Stunden und kommuniziert mit dem Rechner über die Standardschnittstelle Bluetooth.

Der Vorteil der Gestensteuerung ist, dass der Werker weder Maus noch Touch-Display bedienen muss, wodurch das Werkstück oder Werkzeug nicht aus der Hand gelegt wird. Die Werker können mit Wischbewegungen in der Arbeitsanweisung hin und her blättern, Arbeitsvorgänge starten und beenden. Um einen Arbeitsschritt als erledigt oder ein Teil als OK zu markieren, reicht es aus, ein Häkchen in die Luft zu malen. Für den Fall, dass ein Problem dokumentiert werden muss, deutet der Werker ein Kreuzchen an, wodurch sich dann ein Dialogfeld mit Fehlerursachen öffnet. Wird doch einmal eine Maus benötigt, kann dies auch mit Hilfe der AirMouse-Funktion simuliert werden. Dazu wird der Arm leicht nach oben oder unten bewegt.

Aktuell sind mit dem Armband zwölf Gesten möglich, deren Funktion sich auch kontextsensitiv unterscheiden kann. Mehr als sechs werden im Regelfall nicht benötigt, da die Komplexität auf dem Shop Floor in der Regel nicht so hoch ist. Dadurch wird der Werker nicht überfordert.

Um unbeabsichtigte Befehle während der Arbeit zu verhindern, wird eine kurze Bewegungspause von unter einer Sekunde vor einem Dialog benötigt. Sicherheitsrelevante Rückmeldungen können zudem mit einer Bestätigungsgeste kombiniert werden. Zu den Pilotkunden zählt beispielsweise die Deutsche Bahn AG, die das Band in Kombination mit einer Datenbrille im Serviceumfeld einsetzt.

Trebing + Himstedt, SAP Berater für die digitale Transformation in der Produktion, hat die Technologien der Startups 4tiitoo GmbH (Blicksteuerung) und Kinemic GmbH (Gestensteuerung) in den Standardprozess einer SAP ME Werkerführung für einen manuellen Montageprozess integriert und somit die Machbarkeit demonstriert. „Für die Zusammenarbeit war es sehr hilfreich, dass die Startups Mitglied im SAP Startup Accelerator for Digital Supply Chain sind, so dass eine enge Verzahnung mit den SAP Standardprodukten gewährleistet ist.“, sagt Steffen Himstedt, Geschäftsführer Trebing + Himstedt.