Die Industrie ist zunehmend gezwungen, adäquate Antworten auf Herausforderungen wie Mitarbeiter­Fluktuation, Konkurrenzdruck aus Billiglohnländern sowie steigende Qualitätsansprüche zu finden. Neuartige tragbare elektronische Geräte, sogenannte Wearables, bieten Ansatzpunkte zur Problemlösung und können den Unternehmen einen maßgeblichen Vorsprung gegenüber dem Wettbewerb verschaffen. Dabei gibt es zahlreiche Möglichkeiten, Wearables in bestehende Geschäftsprozesse zu integrieren und Werker zu unterstützen. Intelligente Handschuhe mit Sensoren und Bildschirmen auf dem Handrücken, Armbänder, die mit Funkwellen Signale empfangen, oder Smart Glasses, die Kontext-relevante Informationen in das Blickfeld des Werkers projizieren können. Vor allem Letztere liegen Industrie-übergreifend im Trend und werden stetig an sich verändernde Marktanforderungen angepasst und optimiert.

Google Glass Explorer Edition im Vergleich zur Vuzix M100

© Ubimax

Ausschlaggebende Faktoren des Erfolgs: Durch die Arbeit mit einer Datenbrille ist der Werker in seiner Arbeit nicht eingeschränkt und wird zusätzlich mit relevanten Daten versorgt. Ein weiterer Punkt ist die einfache, intuitive Bedienung der Smart Glasses. Zahlreiche Technologie-Start-ups (Vuzix, Telepathy, ODG etc.) mischen den Markt derzeit kräftig auf, aber auch viele etablierte Unternehmen (Google, Microsoft, Fu­jitsu etc.) versuchen sich am lukrativen Smart-Glasses-Markt zu positionieren. Gartner prognostiziert einen Zuwachs beim Verkauf von Wearable-Computing-Geräten von 18,4 % – allein im Jahr 2016.

Der Bildschirm der heute in der Industrie zumeist eingesetzten Datenbrillen wie ‚Vuzix M100‘ oder ‚Google Glass‘ (siehe Tabelle) befindet sich im peripheren Sichtfeld des Werkers, so dass die Wahrnehmung der realen Welt bei der Benutzung der Brille nicht eingeschränkt wird. Arbeitsanweisungen lassen sich visuell mit Fotos, Videos und 3D-Modellen direkt auf der Datenbrille anzeigen – akustische Signale bieten dem Werker zusätzlich Unterstützung. Mit den integrierten Kameras können zum einen jegliche 1D- und 2D-Barcodes gescannt und zum anderen Screenshots sowie Videos für Dokumentationszwecke aufgezeichnet oder zur Live-Übertragung genutzt werden.

Den Werker führen

Alles im Blick: Der normierte Bildschirm wird dem Werker über die Brille in das Sichtfeld eingeblendet.

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Der deutsche Verpackungs- und Montagedienstleister WS Kunststoff-Service nutzt die tragbare Technologie bereits und profitiert von deren Vorteilen: Effizienzsteigerung und Fehlerraten-Minimierung bei gleichzeitig steigender Qualität in einer intuitiven Arbeitsumgebung, die hohe Flexibilität und Personalisierung zulässt.

Das Unternehmen ist Produzent für Baugruppen der Konsumelektronik und Automobilindustrie und nutzt seit 2014 die Wearable-Computing-Technologie von Ubimax aus Bremen. Die Hanseaten sind einer von weltweit zehn zertifizierten Google-Glass-Partnern und entwickelten eine ‚Enterprise Wearable Computing Suite‘ für die gesamte industrielle Wertschöpfungskette: Angefangen bei der Logistik über die Montage und Qualitätssicherung bis hin zu Wartungsarbeiten und Remote-Unterstützung können so alle Geschäftsprozesse mit Smart Glasses unterstützt werden. Die Augmented-Reality-Brille ‚Vuzix M100‘ ist im Arbeitsprozess – auch im Zusammenspiel mit weiteren Sensoren und Schnittstellen – flexibel und vielseitig einsetzbar. WS Kunststoff-Service nutzt die Ubimax-Applikation ‚xMake‘ auf gleich zwei Produktionslinien. Sie unterstützt die Werker, indem es Anleitungen und Vorgänge mit visuellen Informationen in Einzelschritten intuitiv und verständlich darstellt.

In der Montagehalle von WS Kunststoff-Service montieren Werker unter anderem Fahrzeuggriffe. Dabei kommen Datenbrillen vom Typ ‚Vuzix M100‘ in Kombination mit verschiedenen externen Sensoren zum Einsatz. Der Prozess sieht vor, dass Werker Bauelemente aus Boxen entnehmen, manuell zusammenführen und anschließend mit maschineller Hilfe fixieren. Der Werker sieht währenddesssen auf der Datenbrille einen normierten Bildschirm, das User Interface. Darauf zu sehen: Eine grafische Anleitung des aktuellen Montagevorgangs respektive schriftliche knappe Anleitungen, Fortschrittsbalken sowie technische Details – wie etwa Akkuladestand und Signalstärke. Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, Feedback für die Performance des Werkers einzubauen, ein sogenanntes Gamification-Element, mit der Anzeige von zum Beispiel Zeitangaben, Smileys und kurzen Statements.

Entscheidende Wettbewerbsvorteile

Aufbau der Architektur: Der 'xMake'-Server verbindet die Wearables am Werker mit der externen Sensorik.

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Zusätzlich zur Brille unterstützt ein n­euartiges Multi-Sensor-System den Vorgang. Bei der Entnahme von Bauteilen aus einem Fach kommt das ‚xBand‘ von Ubimax zum Einsatz. Das Armband ermöglicht eine Abgrifferkennung mit Hilfe der RFID-Technologie. Greift der Werker zum passenden Zeitpunkt in die richtige Box, welche ebenfalls mit einen RFID-Tag gekennzeichnet ist, erfolgt die Quittierung des Arbeitsschrittes. Das erleichtert das Arbeiten: Zeitaufwendiges Scannen, manuelle Quittierungen oder lange Laufwege bleiben so aus. Zusätzlich gibt es Bewegungssensoren und Lichtschranken, die per Infrarot erkennen, ob das Bauteil richtig in der Vorrichtung fixiert wurde. Präzise Wiegezellen erkennen, ob die korrekte Menge aus den Entnahme­behältern entnommen wurde. Das Zusammenspiel der unterschiedlichen ­Sensoren, die alle nahtlos in den Fertigungsprozess eingebettet sind, demonstriert die Stärken der in­tegrierten Lösung. Alle verwendeten Sensoren sind mit der Brille über eine ­Siemens-SPS-Schnittstelle an den ‚xMake‘-Server ­gekoppelt, der per WLAN mit den Smart Glasses kommuniziert. Die Implementierung in die bestehende IT Landschaft verläuft schnell und ohne viel Aufwand. Sensorisch erfasste Fehler werden unmittelbar an die Datenbrille gemeldet und der User kann in Echtzeit reagieren.

Die Vorteile von Smart Glasses im industriellen Umfeld liegen klar auf der Hand, besser gesagt auf beiden Händen. Denn der entscheidende Pluspunkt: Beide Hände sind frei, so dass sich der Werker voll und ganz auf seine primäre Aufgabe konzentrieren kann. Die Technik kann in die menschlichen Abläufe integriert werden, ohne dass sie bei der Verrichtung der Arbeit ablenkt. Das ist bei einer langen Arbeitsschicht von entscheidender Bedeutung, unter anderem auch bei der Frage der Akzeptanz durch die Werker. Durch die intuitive Bedienung und ein verständliches Interface lassen sich neue Mitarbeiter schneller anlernen. So ist es auch möglich, eine Arbeitskraft flexibel auf mehreren Produktionslinien einzusetzen, ohne Zeit- und Personal-aufwendige Schulungen zu absolvieren. Es gibt zusätzlich zwei verschiedene Anzeige-Modi: einen für Einsteiger mit allen vorhandenen Informationen und einen weiteren für Langzeitnutzer beziehungsweise Experten mit lediglich essenziellen Mitteilungen. Nur bei Fehlern schlagen die Geräte Alarm.

Digitalisierung manueller Arbeitsprozesse

Neben der Schnelligkeit und der Effi­zienz wird zeitgleich die Qualität gesteigert. Dieser eigentliche Widerspruch wird durch die permanente Kontrolle durch Sensoren ermöglicht, die zeit­raubende Bestätigungen durch den Werker überflüssig machen. Die ‚xMake‘-Anwendung wird stets personalisiert und unternehmensspezifisch angepasst. Die gesamte ‚Enterprise Wearable Computing Suite‘ mit ins­gesamt vier Applikationen ist ein Eigenprodukt von Ubimax und mit allen ak­tuellen und zukünftigen Datenbrillen kompatibel.

Die anderen Lösungen der ‚Enter­prise Wearable Computing Suite‘ komplettieren die industrielle Wertschöpfungskette: ‚xPick‘ für die Intralogistikprozesse wie Kommissionierung, ‚xInspect‘ für die Inspektions- sowie Wartungsprozesse und ‚xAssist‘ – das in Störsituationen eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Werker mit der Datenbrille und ­einem räumlich getrennten Remote-­Experten aufbaut –, für die Remote-Unterstützung.

Alle Applikationen können auf nur einer Datenbrille in­stalliert und betrieben werden, wodurch aufwendige Wechsel der Arbeitsgeräte entfallen und die Anschaffungs- sowie Instandhaltungskosten niedrig bleiben. Aktuell forschen die Ubimax-Ent­wickler zusammen mit der Universität Bremen an einer optischen Infrarot- und Kamera-basierten Aktivitätserkennung, die menschliche Tätigkeiten erfassen kann.

Die Digitalisierung von manuellen Arbeitsprozessen schreitet zunehmend voran und markiert heute den Anfang ­einer neuen industriellen Ära. Entscheidend für den Erfolg werden unter an­derem innovative Mensch-Maschine-Schnittstellen sein, die das Arbeiten von morgen ökonomisch effizient und ergonomisch sinnvoll gestalten – dabei können Smart Glasses ein wichtiger Baustein sein.

Autorin:
Nicole Arndt ist zuständig für Marketing und PR bei Ubimax.