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Industrie 4.0

Qualifizierung in der Smart Factory

Von DFKI • Klaus Herrmann, Carsten Ullrich, Dieter Kreimeier & Christoph Igel

Die Entwicklungen, die durch das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 in produzierenden Unternehmen vorangetrieben werden, sollen Unternehmen langfristig, international einen Wettbewerbsvorteil verschaffen und den Industriestandort Deutschland sichern. Diese Entwicklungen bedeuten einen enormen Anstieg der Komplexität von Maschinen, Anlagen und Prozessen in der Produktion („Shopfloor“). Infolge dessen werden auch die Tätigkeitsfelder der Arbeitnehmer an diesen Maschinen und Anlagen sehr viel komplexer.

1.362K Views 20.07.2016

Tätigkeiten wie die Inbetriebnahme, Instandhaltung, aber auch die Bedienung werden somit zukünftig sehr viel mehr technisches Wissen von den Arbeitnehmern erfordern. Dieser Entwicklung steht jedoch der Rückgang von entsprechend qualifizierten Personal gegenüber, unter anderem bedingt durch den Eintritt älterer Arbeitnehmer in den Ruhestand, wodurch kontinuierlich eine große Menge an Erfahrungswissen verloren geht. Hinzu kommen die Themen des demographischen Wandels und des Fachkräftemangels, welche für die Unternehmen immer mehr zum Problem werden, da sie zu einer nicht ausreichenden Einstellung von qualifiziertem Personal führen. Dieser enorme Gegensatz zwischen dem Komplexitätsanstieg einerseits und der Entwicklung des entsprechenden Personals andererseits macht es erforderlich, über neue Formen der Mitarbeiterbefähigung nachzudenken. Zur Verdeutlichung der Problematik soll dieses Beispiel dienen:

Innerhalb der Produktionslinie eines Unternehmens fällt in der Nachtschicht unerwartet eine Maschine aus. Der dort tätige Produktionsmitarbeiter bemerkt den Fehler und begibt sich zum Bedienpult der Anlage, um herauszufinden, was den Stillstand verursacht hat. Der Fehlercode „#513“, den die Maschine anzeigt, ist zunächst unverständlich, sodass er die Bedeutung im Handbuch der Maschine nachschlagen muss. Mit Hilfe des Handbuchs kommt der Mitarbeiter zur Erkenntnis, dass der Fehler daher rührt, dass ein Bauteil nicht korrekt erkannt wurde. Gleichzeitig erkennt er, dass er nicht fähig ist, diesen Fehler selbstständig zu beheben, da er keinerlei Erfahrungen mit dieser Fehlermeldung hat. Dementsprechend versucht er, den verantwortlichen Instandhaltungsmitarbeiter hinzuzurufen. Dieser ist jedoch gerade damit beschäftigt, ein anderes Problem zu beheben und kann erst nach 20 Minuten hinzukommen. Die lange Stillstandzeit verhindert das Weiterarbeiten des Mitarbeiters und verzögert den Produktionsprozess. Dies wiederum hat auch Auswirkungen auf vor- und nachgelagerte Prozesse. Letztlich bedeutet ein solcher Stillstand enorme finanzielle Verluste. Um den Mitarbeiter zukünftig auf entsprechende Szenarien vorzubereiten, werden von der Unternehmensleitung Schulungen veranlasst. Diese bedeuten jedoch im Umkehrschluss, dass der Mitarbeiter in der Zeit der Schulungen nicht im produktiven Betrieb eingesetzt werden kann, sodass weitere finanzielle Verluste die Folge sind.

Einen Lösungsansatz für die beschriebene Problematik wird derzeit im Forschungsprojekt APPsist – Intelligente Assistenz- und Wissensdienste in der Smart Production, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), erarbeitet. Das Forschungsziel ist ein Assistenzsystem, das Mitarbeitern mit unterschiedlichsten Fähigkeiten bei Tätigkeiten, wie der Bedienung und Instandhaltung von Maschinen und Anlagen individuell unterstützt. Dazu werden den Mitarbeitern verschiedene Endgeräte (z.B. Tablets, Smartphones, Smartwatches, AR-Brillen) zur Verfügung gestellt. Bei der Durchführung von Tätigkeiten zeigt das darauf installierte APPsist-System dem Mitarbeiter die dazu notwendigen Schritte an. Je nach Mitarbeiter werden diese Schritte mehr oder weniger detailliert und mit unterschiedlichen Inhalten (Videos, Fotos, Texte in unterschiedlichen Sprachen, virtuellen Überlagerungen etc.) dargestellt. Somit werden Mitarbeiter letztlich dazu befähigt, Tätigkeiten durchzuführen, die Ihre eigentlichen Fähigkeiten übersteigen. Neben dieser Assistenz werden im System Lerneinheiten hinterlegt, die ein arbeitsplatznahes Lernen ermöglichen. In Verbindung mit dem APPsist-System würde das oben beschriebene Szenario folgendermaßen aussehen:

Innerhalb der Produktionslinie eines Unternehmens fällt in der Nachtschicht unerwartet eine Maschine aus. Der dort tätige Produktionsmitarbeiter bekommt umgehend eine Nachricht auf seine Smartwatch: „Achtung! Bauteil nicht korrekt erkannt“. Er begibt sich direkt zur Maschine, wo er auf seinem Tablet automatisch die Anleitung zur Behebung des Problems „Bauteil nicht erkannt“ angezeigt bekommt.

Nach Starten der Assistenz kann er – unterstützt durch eine Vielzahl Unterstützungsinhalten (Fotos, Videos, Texte und virtuelle Überlagerungen) – selbstständig das Problem beheben. Aufgrund seiner geringen Erfahrung mit dem Problem erfolgt die Unterstützung sehr detailliert. Infolge der individuellen Unterstützung kann die Anlage bereits nach 10 Minuten wieder in Betrieb genommen werden, der Produktivitätsausfall beschränkt sich somit auf ein Minimum. Bei der Durchführung der Reparatur erkennt das APPsist-System automatisch Lernfortschritte des Mitarbeiters und bietet ihm zur Vertiefung direkt passende Lerneinheiten, die der Mitarbeiter ohne großen zeitlichen Aufwand und direkt im Anschluss an die Reparatur durchlaufen kann. Durch diese kontinuierliche Weiterbildung erfolgt ein nachhaltiges Lernen am Arbeitsplatz, zeit- und kostenaufwändige Schulungen entfallen somit größtenteils.

Im Wesentlichen sollen durch APPsist folgender Neuheitsgrad und Nutzen realisiert werden:

Neuheitsgrad:

  • Kontextsensitive und intelligent-adaptive Assistenz für Mitarbeiter auf dem Shopfloor

  • Anwendbarkeit in einer sehr großen Bandbreite an Tätigkeiten auf dem Shopfloor (Bedienung, Wartung, Instandhaltung, Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen)

  • Direkte Maschinenanbindung für eine optimale Systemkompatibilität und einen effizienten Einsatz des APPsist-Systems

Nutzen:

  • Die Zunahme der Komplexität von Tätigkeiten im Zuge der „Industrie-4.0“-Entwicklung wird beherrschbar.

  • Mitarbeiter jedes Expertise-Niveaus werden befähigt, Tätigkeiten zu verrichten, die ihre eigentlichen Fähigkeiten übersteigen.

  • Mitarbeiter können wesentlich flexibler eingesetzt werden.

  • Reduzierung der MTTR (Ausfallzeiten), Erhöhung der OEE (Produktivität)

  • Mitarbeiterwissen wird im Unternehmen gehalten

In Kombination mit korrelierenden Lerneinheiten erfolgt ein nachhaltiges Lernen am Arbeitsplatz.

 

          

 

 

APPsist

APPsist - Intelligente Assistenz- und Wissensdienste in der Smart Production - ist ein Modellprojekt des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) zu Digitalisierung und beruflicher Qualifizierung auf dem Hallenboden. Ein nationales Konsortium aus Wissenschaft, Wirtschaft, IT-Industrie, Verbänden und Sozialpartnern erforscht Potenziale und Möglichkeiten von Arbeitsplatz-integrierten Assistenzsystemen zur Unterstützung von Mitarbeitern an Maschinen und Anlagen in Echtzeit sowie „in situ“ Wissens- und Qualifizierungsdiensten zum Aufbau eines umfassenden Verständnisses der Mensch-Maschine-Interaktionen auf dem Shopfloor.

Das APPsist System aus Sicht von Unternehmen und der Wissenschaft
https://www.youtube.com/watch?v=dxWz2U3JQqY&index=7&list=PLDH9f4-ea1wcyid148rRUcJ05h5McGTab
https://www.youtube.com/watch?v=hEM8NcoFNCk&index=1&list=PLDH9f4-ea1wcyid148rRUcJ05h5McGTab
https://www.youtube.com/watch?v=jtybp7PNG64&list=PLDH9f4-ea1wcyid148rRUcJ05h5McGTab&index=2
https://www.youtube.com/watch?v=e9sbFfA4_hM&index=3&list=PLDH9f4-ea1wcyid148rRUcJ05h5McGTab
https://www.youtube.com/watch?v=e0Lf9cpTFcU&list=PLDH9f4-ea1wcyid148rRUcJ05h5McGTab&index=4
https://www.youtube.com/watch?v=cLemwVe9XV0&index=5&list=PLDH9f4-ea1wcyid148rRUcJ05h5McGTab