Der vernetzte Produktionsmitarbeiter
Tragen alle Mitarbeiter ab sofort eine Datenbrille?

Martin Plutz

Deutsche Facharbeiter wissen, was sie tun! Wenn doch einmal Rückfragen notwendig sind oder fachfremde Produktionsmitarbeiter agieren, sind schnelle Hilfe oder systematische Anleitung gefragt. In beiden Fällen bieten mobile Geräte wie Smart Glasses große Potenziale zur Steigerung der Qualität und Produktivität manueller Abläufe in der Produktion. Remote Support zur schnellen Problemlösung sowie Werkerassistenz zur Absicherung manueller Abläufe oder für Trainingszwecke stellen die derzeit prominentesten Anwendungsfälle für Smart Glasses dar und werden im weiteren Verlauf dieses Beitrags näher beleuchtet.

Wenn beim Auftreten eines akuten Problems in der Produktion schnelle Hilfe von einem Experten benötigt wird, kann sich dieser von jedem Punkt der Erde an den Ort des Geschehens schalten und genau das sehen, was der entfernte Kollege vor Ort sieht. Durch den Einsatz von Smart Glasses hat der Produktionsmitarbeiter stets beide Hände frei, die er für Reparatur- oder Montagehandgriffe benötigt. Der entfernte Experte sitzt vor einem Rechner oder nutzt ein Tablet, um sein Wissen an den Ort des Geschehens zu bringen. Smart Glasses sind dabei technisch gesehen Smartphones und Tablets sehr ähnlich und verfügen lediglich über eine andere Bauform in Gestalt einer Brille und ermöglichen es damit, beide Hände frei und gleichzeitig alle wichtigen Informationen im Blick zu haben. 

Mit Hilfe von Video- und Audioübertragung in Echtzeit können akute Probleme in der Produktion, bei Wartungs- und Instandhaltungsaufgaben aber auch in Serviceprozessen schneller gelöst werden. Ganz ohne zum Ort des Geschehens reisen zu müssen. Denn genau das ist heute oftmals der wunde Punkt: In der Zeit, in der ein Experte zum Ort des Geschehens reisen muss – seien es nur einige Kilometer von einem Werk zum anderen oder eine halbe Weltreise – stehen teure Produktionsanlagen still oder laufen unterhalb ihres wirtschaftlichen Optimums. Bei unternehmensinternen Fällen in der eigenen Produktion ist dies ärgerlich und kostet Zeit, Geld und Nerven. Sind eigene Kunden betroffen, ist der Handlungsdruck in der Regel noch größer. In solchen Fällen können Smart Glasses mit entsprechender Software den Personen vor Ort wertvolles Expertenwissen sofort verfügbar machen und im Idealfall das Problem unmittelbar lösen, wenn dies ohne den Versand und Einbau von Ersatzteilen von Maschinen und Anlagen möglich ist und die Problemursache lediglich an einer Fehlbedienung oder falschen Einstellung einer Anlage lag. Aber auch sonst kann eine detaillierte Bestandsaufnahme große Vorteile bringen, bevor sich jemand auf den Weg zur Störung macht. Die erzielbaren Effekte von Remote Support-Anwendungen sind relativ einfach zu benennen: Reiseaufwände von Experten werden reduziert und gleichzeitig ihre Verfügbarkeit gesteigert, wohingegen Maschinenverfügbarkeiten in der Produktion gesteigert bzw. Ausfallzeiten reduziert werden. 

Oftmals ist die Ursache von Ausfällen oder Störungen in der Produktion der Faktor Mensch. Ob beim Rüsten die Reihenfolge der Schritte nicht eingehalten wurde, eine Maschine nicht richtig bedient wurde oder Bauteile vertauscht werden – Irren ist menschlich. Auch hier bietet die innovative Technologie der Smart Glasses Ansatzpunkte, manuelle Prozesse zu verbessern und abzusichern. Angefangen bei Schulungen kann die Technologie genutzt werden, um Produktionsmitarbeiter in der korrekten Ausführung manueller Abläufe zu trainieren. Das wird vor allem vor dem Hintergrund immer höherer Produkt- und damit Prozessvarianten ein immer wichtigerer Faktor. Aktuelle Entwicklungen wie der Fachkräftemangel in Deutschland oder die Produktion deutscher Unternehmen an Niedriglohnstandorten mit entsprechend geringeren Qualifikationsniveaus verschärfen diese Thematik. 


Datenbrille ist nicht gleich Datenbrille 

Doch nicht jede Datenbrille ist für alle eben geschilderten Anwendungsgebiete gleichermaßen gut geeignet. Bild 1 gibt zunächst einen Überblick über die verschiedenen Hardwarekonzepte (Anbieter sind nur beispielhaft dargestellt). 

 


Bild  1: Von Virtual bis Mixed Reality –
eine Klassifizierung von Smart Glasses
 

Virtual Reality Glasses bieten keine Überschneidung von virtueller Displayrealität und realer Umgebung. Das heißt, trägt man solche Geräte, nimmt man von der Umwelt nichts Visuelles mehr wahr. Das macht dieses Konzept für die meisten industriellen Einsatzgebiete uninteressant. Dies gilt insbesondere für die Produktion. Im Gegensatz dazu verfügen Assisted Reality Glasses über ein kleines Display, das sich rechts oder links oberhalb der Pupille befindet. Schaut man beim Tragen solcher Geräte geradeaus, nimmt man das Display kaum oder gar nicht wahr. Erst durch aktives Hinschauen zum Display ruft der Träger der Brille dargestellte Informationen ab. Dadurch eignet sich diese Art von Smart Glasses grundsätzlich gut für einfache Anwendungen der Werkerassistenz durch Visualisierung von Schritt-für-Schritt Anleitungen. Beim Ausführen der assistierten Tätigkeit nimmt der Produktionsmitarbeiter das Gerät aber kaum mehr wahr als eine reguläre Sicherheitsbrille (Bild 1). Nachteile dieser Assisted Reality Glasses sind jedoch das kleine Display mit beschränktem Platz sowie die im Vergleich zu Augmented Reality Glasses meistens geringere Leistungsfähigkeit aufgrund des kleineren Bauraums. 

Augmented Reality Glasses (siehe dritte Zeile in Bild 1) sind Geräte mit einem großen transparenten Display, das sich im Sichtfeld des Nutzers befindet. Hier können insbesondere im Remote Support-Anwendungsfall komfortabel Annotationen des Experten eingeblendet oder technische Zeichnungen angezeigt werden. Zudem sind sie im Vergleich zu Assisted Reality Glasses meistens deutlich leistungsfähiger. Durch das größere Gewicht sind Augmented Reality Glasses aber nicht geeignet für die Dauer einer ganzen Produktionsschicht getragen zu werden. Für temporäre Anwendungen wie den oben geschilderten Remote Support stellen sie aber den richtigen Mittelweg zwischen Tragekomfort, großem Sichtfeld und hoher Leistungsfähigkeit dar, die für dieses Anwendungsszenario erforderlich sind. 

Die letzte Kategorie Smart Glasses sind sogenannte Mixed Reality Geräte. Hier verschmelzen virtuelle Elemente und reale Umwelt zu einer einzigen wahrgenommenen Realität. Das eröffnet eine Vielzahl an Anwendungspotenzialen. Insbesondere im Bereich Training sind diese Geräte interessant, indem Schulungsinhalte in Form von Hologrammen über die realen Schulungsobjekte überlagert werden können. Für den alltäglichen Einsatz für eine kontinuierliche Werkerassistenz über eine acht-Stunden-Schicht sind Mixed Reality Glasses zum heutigen Stand jedoch viel zu schwer. So wiegt zum Beispiel eine Microsoft Hololens mit über 500 Gramm mehr als zehnmal so viel wie eine Google Glass mit unter 50 Gramm Gewicht. 

Wie diese Beispiele bereits andeuten, bestimmt der Anwendungsfall maßgeblich, welche Smart Glasses-Kategorie sinnvoll ist. Dazu kommen technische Unterschiede der Hardware, die je nach Anwendung mal mehr und mal weniger stark ins Gewicht fallen. Bei einer Remote Support-Anwendung ist es zum Beispiel elementar wichtig, dass die verwendete Datenbrille eine möglichst gute Kamera verbaut hat, damit der entfernte Experte einen möglichst guten Videostream erhält. Hier gibt es bei den derzeit am Markt verfügbaren Geräte große Unterschiede – von sehr guten verbauten Kameras mit Autofokus, Taschenlampe und Full HD Bildübertragung bis hin zu eher mäßigen Kameras ohne die genannten Eigenschaften. Da diese Feinheiten sich dem interessierten Praktiker nicht immer sofort offenbaren und es wie bereits geschildert eine starke Abhängigkeit zwischen konkretem Anwendungsfall und der dafür geeigneten Hardware gibt, wurde in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen und Fraunhofer Venture in München eine Entscheidungshilfe entwickelt, die für produzierende Unternehmen Licht ins Dunkel des Marktes für Smart Glasses bringen soll. 

„The Smart Glasses Guide“ – so der Titel des kostenlosen Onlinetools, das unter der Internetadresse smartlgasses.guide zu finden ist – hat das Ziel, Unternehmen in der Entscheidungsfindung zu unterstützen, welche Hardware für ihren Anwendungsfall am geeignetsten erscheint. Denn einer der größten Fehler, die Unternehmen in Anwendungsprojekten mit dieser Technologie machen können, ist eine ungeeignete Hardware einzusetzen. So sind Beispiele von Automobilherstellern bekannt, bei denen Pilotvorhaben im Bereich Intralogistik genau an diesem Punkt gescheitert sind. 
 


Bild 2: Screenshots der mobilen Version von
The Smart Glasses Guide  (Web: smartglasses.guide) 
 

Das Tool ermöglicht die Eingabe von über 40 Parametern, die die geplante Anwendung charakterisieren und dabei auch wichtige Randbedingungen wie Lärm, Schmutz oder Helmpflicht in der anvisierten Anwendungsumgebung abfragen. Als Ergebnis erhalten Nutzer dieses Tools eine Hardwareempfehlung für den eingegebene Use Case sowie eine Abschätzung der zu erwartenden technischen und organisatorischen Implementierungsaufwände (Bild 2). Darüber hinaus können sich Nutzer in einem geschützten Bereich über gemachte Erfahrungen mit Smart Glasses austauschen. 


Lessons Learned 

Die „eierlegende Wollmilchsau“ ist auch im Technologiefeld der Smart Glasses noch nicht geboren. Dennoch sind bereits heute produktive Anwendungen mit Smart Glasses & Co. in produzierenden Unternehmen Realität – und es ist ratsam, sich mit den Möglichkeiten und Grenzen dieser Technologie auseinanderzusetzen. Bei richtiger Dosierung eröffnen die Möglichkeiten einfache Business Cases und die Grenzen werden nicht überschritten. Ein schrittweises Einführen dieser Technologie bietet Organisationen die Chance, ihre Veränderungsfähigkeit nicht zu überstrapazieren und ihre wertvollen Mitarbeiter mit nicht zu großen Technologiesprüngen zu überfordern. 

Daher sind im Jahr 2018 sinnvolle Anwendungen mit einem hohen Mehrwert für produzierende Unternehmen vor allem temporärer Natur, indem bei akuten Störungen der Produktion schnelle Hilfe durch Remote Support mit entsprechendem Experten-Know-How geboten werden kann oder Werker geschult oder bei speziellen Aufgaben angeleitet werden. Allein technologische Restriktionen wie limitierte Batterielaufzeiten oder organisatorische Barrieren wie ein in den meisten Fällen sehr hoher Technologiesprung stellen alltägliche acht-Stunden-Einsätze von Smart Glasses heute noch vor Herausforderungen. Nichtsdestotrotz stellen tragbare Technologien wie Smart Glasses aber auch Tablets und Smart Watches die einzig sinnvolle Möglichkeit dar, Produktionsmitarbeiter zum integralen Bestandteil einer vernetzten Produktionswelt im Sinne einer Industrie 4.0 werden zu lassen. Alleine Maschinen und Anlagen miteinander zu vernetzen hat nur einen kleinen Mehrwert, wenn der Mensch nicht „mitreden“ kann. 

 

 

Schlüsselwörter:

Smart Glasses, Remote Support, Augmented Reality