Google präsentierte im Juni 2012 die Datenbrille Google Glass und löste damit eine Debatte aus. Brauchen wir das? Wie sieht es mit dem Datenschutz aus? – Das waren die Fragen, die sich die Medien und die breite Bevölkerung stellten. Doch die neue Art von Smart ­Devices wird sich wohl in den nächsten Jahren etablieren. Und so wie es Smartphones, Tablets und Co. mittlerweile vom reinen Consumer-Produkt in die Produktionshallen geschafft haben, schaffen dies wohl auch Smart Glasses. Die tragbaren netzwerkfähigen Computer, die über eine Reihe kontext-adaptiver Sensoren verfügen, können Informationen über ein Head-Up-Display ins Sichtfeld des Nutzers einblenden. Zudem kann der Anwender multimediale Informationen generieren. Damit stellen sie für die Industrie eine neuartige Schnittstelle dar, um Mitarbeiter in immer stärker digitalisierte Prozesse sinnvoll zu integrieren.

Mittlerweile gibt es auf dem Markt viele Produkte im Bereich der Smart Glasses. Dabei haben sich bezüglich des Displays und der optischen Darstellung der Einblendung verschiedene Hardware-Konzepte entwickelt. Daneben gibt es eine Reihe weiterer Leistungsmerkmale, die die Unterschiede verschiedener Smart Glasses kennzeichnen, wie zum Beispiel die Prozessorleistung, die Auflösung der Displays, die Akkulaufzeit oder auch das Gewicht.

Durch die Software-Entwicklung für Smart Glasses kann eine Vielzahl denkbarer Anwendungen erschlossen werden. Diese Anwendungen sind bisher – wenn überhaupt – vorrangig im privaten Bereich zu finden (zum Beispiel bei Unterhaltung & Sport). Das hängt ­zunächst vor allem mit der sehr geringen Marktdurchdringung dieser neuen Technologie zusammen.

Einsatz im industriellen Umfeld

Aber auch im betrieblichen Umfeld sind erste Pilotanwendungen zu finden, beispielsweise in der Intralogistik oder in Form von Werker-Assistenzsystemen. Neben K.o.-Kriterien wie zum Beispiel zu laute Umweltgeräusche, die die Sprachsteuerung beeinträchtigen, stellt das entscheidende Kriterium  über den Einsatz von Smart Glasses im betrieblichen Umfeld das Nutzen-Aufwand-Verhältnis dar.

Diese beispielhaften Konzepte zeigen die Klassifizierungen bei der Hardware von Smart Glasses: Bei monokularen Systemen ist nur ein Display vor einem Auge – binokular bedeutet, dass für beide Augen Displays vorhanden sind.

© Fraunhofer IPT

Dabei ist der Aufwand eine relativ fixe Größe: Investitionen in die Smart-Glasses-Hardware, eine eventuell notwendige oder gewünschte Software-Integration in bestehende IT-Strukturen wie zum Beispiel Enterprise Resource Planning (ERP) oder Manufacturing Execution Systems (MES) sowie Schulungsaufwand. Die Nutzenseite spielt bei der genannten Entscheidung eine entsprechend wichtigere und entscheidendere Rolle. Nutzentreiber sind dabei Informations- und Dokumentationsbedarf der betrachteten Tätigkeit sowie ihre Komplexität im Sinne sich zeitlich ändernder Tätigkeitsinhalte. Einfach gesagt: Tätigkeiten sind immer dann geeigneter für den Einsatz von Smart Glasses, wenn sie viele, Prozess-individuelle Informationen erfordern oder wenn in diesen Prozessen viel dokumentiert wird, wie es zum Beispiel in Branchen wie den Life Sciences der Fall ist. Beide Informationsrichtungen – Information von und Dokumentation durch Mitarbeiter – können durch Smart Glasses und darin eingesetzte Prozesse direkt beschleunigt und produktiver gemacht werden.

Die Komplexität manueller Tätigkeiten stellt dabei eine wesentliche Fehlerquelle dar. Hier können entsprechende multimediale Anweisungen – bereitgestellt auf Smart Glasses – dabei helfen, Fehler zu vermeiden. Aber sogar bereits entstandene Fehler können – ganz im Sinne der japanischen Qualitätsphilosophie KAIZEN, die nach kontinuier-licher Verbesserung von Prozessen strebt und dabei explizit auch Fehler als wertvolle Quelle betrachtet – genutzt werden, um neue Fehler präventiv zu verhindern. Das wird möglich durch die laufende Auswertung von sogenannten Kontextdaten. Der Kontext einer Arbeitssituation lässt sich grob in die Kategorien ‚Wer‘, ‚Was‘, ‚Wann‘, ‚Wie‘ und ‚Wo‘ einteilen. Durch die konti-nuierlich erhobenen Prozessdaten per Analyse von Smart Glasses und ihren Nutzern lassen sich Aussagen treffen wie „In Werk A ist an Arbeitsstation B gegen Ende der Schicht gehäuft Fehler C aufgetreten“.

In solchen Fällen können die Nutzer von Smart Glasses zum Beispiel per Push-Nachricht präventiv vor diesen Fehlern gewarnt werden. Das Beispiel impliziert nicht, dass Mitarbeiter durch den Einsatz von Smart Glasses in irgendeiner Weise entmündigt werden. Im Gegenteil. Dezentrale Rechenkapazität in Form von Smart Glasses ermöglicht es Mitarbeitern vielmehr, zum Beispiel Qualitätsregelkreise viel schneller zu schließen, also Informationen am richtigen Ort und in Echtzeit dort bereitzustellen, wo sie als Eingangsgröße zum Beispiel für administrative Prozesse benötigt werden. So können Smart Glasses die Mitarbeiter beim Reklamationsmanagement in der Produktion dazu befähigen, einen Reklamationsprozess nach der Identifi-kation eines fehlerhaften zugelieferten Bauteils direkt aus dem Prozess heraus zu starten. Ein weiteres Beispiel sind Fehlerberichte, die heutzutage oft noch in Papierform geführt sind und zeitlich stark versetzt zu ihrem eigentlichen Auftreten ausgewertet werden. So lassen die nötigen Maßnahmen oft zu lange auf sich warten. Es gibt eine Vielzahl weiterer Beispiele, wie die sogenannte statistische Prozessregelung oder kontinuierliche Verbesserungsprogramme, die durch den Einsatz von Smart Glasses deutlich effizienter ablaufen könnten und keine beziehungsweise wesentlich weniger Totzeit enthalten würden.

Datenkommunikation via WLAN

Doch wie kommen die richtigen Informationen auf die Smart Glasses? Hierfür entwickelt das Fraunhofer IPT mit Oculavis eine Software-Architektur, in der Anwender auf einem Server einzelne Prozessschritte mit multimedialen Inhalten wie Audio, Bilder, Videos, 3D-Modelle oder Text modellieren.

Die Oculavis-Systemarchitektur: Eine Middleware sorgt für den Datenaustausch sowohl vom Server an den Mitarbeiter als auch umgekehrt. Zur Datenübertragung dient WLAN.

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Auch die Verwaltung von Mitarbeitern, die Smart Glasses zur Unterstützung ihrer Tätigkeiten tragen, erfolgt auf dieser Middleware, die an das Lightweight Directory Access Protocol (LDAP) angebunden ist. Die Implementierung der Middleware ist dabei mit gängigen Webtechnologien wie PHP, HTML5 und Javascript erfolgt und wird laufend verbessert. Über die Erfassung von QR-Code mit der integrierten Kamera wählt sich die auf den Smart Glasses laufende Android-App dann auftragsbezogen in die richtige Prozesssequenz ein und die Middleware sendet die nötigen Daten per WLAN an die App. So werden dem User entsprechende Sequenzen in sein Sichtfeld gespielt. Umgekehrt sendet die App die oben genannten Kontextdaten sowie weitere vom Nutzer generierte Daten wie zum Beispiel Fehlerberichte per WLAN an den Server, wo entsprechende Auswertefunktionalitäten vorhanden sind.

Zu erwartende Effekte

Was sind die erzielbaren Effekte für die Qualität manueller oder teilautomatisierter Prozesse? An der Beantwortung dieser Frage arbeitet das Fraunhofer IPT aktuell im Rahmen einer Studie, bei der verschiedene Kommissionier-, Montage- und Dokumentationsaufgaben untersucht werden. Die ersten Ergebnisse liegen bereits vor. Durch den Einsatz von Oculavis wurden über 60 % weniger Fehler gemacht und zirka 30 % der Durchlaufzeit eingespart im Vergleich zur konventionellen Durchführung der genannten Aufgaben mit Arbeitsanweisungen in Papierform. Diese Zahlen sind zwar unter kontrollierten Bedingungen entstanden, können aber als Richtwert für die Größenordnung der erzielbaren Effekte auf die Prozessqualität dienen.

Was diese empirischen Daten noch nicht beinhalten, sind die indirekten Effekte des Einsatzes von Smart Glasses. Damit sind die oben erwähnten kürzeren Qualitätsregelkreise gemeint, die zeitlich viel schneller geschlossen werden und inhaltlich über eine deutlich größere Datendichte verfügen. Aktuell arbeiten das Fraunhofer IPT in Pilot-projekten mit Industrieunternehmen zusammen, um Smart Glasses in realen Anwendungsszenarien einzusetzen. Dementsprechend steht die Diffusion dieser neuen Technologie in industrielle Applikationen noch ganz am Anfang.

Im Zusammenhang des Einsatzes von Smart Glasses in der Industrie mit dem Ziel der Steigerung der Prozessqualität sind jedoch noch einige Fragen offen. Vor allem der Schutz personenbezogener Daten und deren sichere Speicherung ist eine Herausforderung. Unternehmen müssen sich darüber hinaus die Frage nach neuen Entlohnungsformen stellen, wenn Smart Glasses dazu eingesetzt werden, performantere Prozesse zu erzielen. Mitarbeiter, die dies durch das Tragen von Smart Glasses mit entsprechender Software ermöglichen, sollten an den entsprechenden Effekten beteiligt werden. Zudem steigt potenziell ihre Verantwortung dabei im Vergleich zum Status quo im Sinne einer Aufgabenerweiterung wie das oben aufgeführte Beispiel einer Reklamationsbearbeitung direkt aus dem wertschöpfenden Prozess heraus illustriert. Das Potenzial des Einsatzes von Smart Glasses ist dabei jedoch als sehr groß ein-zuschätzen, wenn man sich vor Augen führt, dass das produzierende Gewerbe in Deutschland 2012 rund 690 Mrd. Euro erwirtschaftete und davon – gemäß einer Fraunhofer-Studie – 76 % auf manuelle oder hybride Tätigkeiten entfallen, wo im Kern die Anwendungsszenarien von Smart Glasses verortet sind.

Autoren: Martin Plutz ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Produktions­qualität des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT und Prof. Robert Schmitt ist Inhaber des Lehrstuhls für Fertigungsmesstechnik und ­Qualitätsmanagement sowie Direktor des WZL der RWTH Aachen und Direktor am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT.