Datenbrillen als adaptive Arbeitsassistenz inder Elektronik-Fertigung

Betreut durch:

Dr. Frank-Peter Schiefelbein, Siemens AG Jan Terhoeven, BAuA

Datenbrillen als adaptive Arbeitsassistenz in der Elektronik-Fertigung

6. Expertenworkshop Datenbrillen Berlin, 07. Februar 2017

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Vorstellung

Dr.-Ing. Frank-Peter Schiefelbein

Siemens AG, Corporate Technology CT REE PEM

13629 Berlin

Tel.: +49/30/386-29166 / Fax: +49/30/386-26843 E-Mail: frank.schiefelbein@siemens.com

--- 6. Expertenworkshop der BAuA

„Datenbrillen, Smart Devices und Smart Services“

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Ziel des Wettbewerbs

• Technologiewettbewerb „Smart Service Welt“ im Rahmen des IT-Gipfels 2014 vom

Bundeswirtschaftsminister ausgerufen.

• Das Förderprogramm ist mit einem Budget von ca.

50 Millionen Euro ausgestattet.

• Ziel ist die Förderung von FuE-Aktivitäten, die innovative IKT-gestützte Dienstleistungen

ermöglichen und deutsche Technologieanbieter bei der globalen Markterschließung unterstützen.

• Es sollen prototypische Lösungen erforscht und entwickelt werden, die auf der Basis vernetzter, intelligenter technischer Systeme und Plattformen Daten aggregieren und analysieren.

Smart Services - Ein zentrales Aktionsfeld der Zukunftsaufgabe „Digitale Wirtschaft und Gesellschaft“ im Rahmen der neuen Hightech-Strategie¹⁾ der Bundesregierung.

Smart Service Welt - BMWi-Technologiewettbewerb

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Projekt Glass@Service

„Interaktive personalisierte Visualisierung in Industrieprozessen,

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Projekt Glass@Service - Gliederung

1. WARUM – Motivation

2. WER – Konsortium

3. WAS – Innovationspotential

4. WIE – Umsetzbarkeit

5. Zusammenfassung

6. Überleitung zum zweiten Teil des Vortrags

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Projekt Glass@Service - Motivation

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Projekt Glass@Service - Motivation und Ziele

• Einbindung in die lokale Prozess-IT

• Höhere Produktivität

• Höhere Flexibilität à Vielfalt bearbeitbarer Prozesse

• Höhere Qualität à Fehlerreduzierung/

Fehlervermeidung durch Augmented Reality-Technologie

• Verbessertes Training

à Sicherheitsunterweisungen

à Gefahrenstellen in der Produktion à Arbeitssicherheit

• Nutzerakzeptanz, Ergonomie

• Mitarbeiter-Motivation Projektziele und Nutzen Use Cases

• Ergänzung von Human-Machine- Interfaces (HMI) am Arbeitsplatz durch „Hands-Free Augmented- Reality“ (AR) Smart Glasses“ an Arbeitsplätzen der Fertigung von Elektronik-Flachbaugruppen, z.B. für

• Optische Inspektionen

• Kommissionierung / Logistik

• Warenannahme / Traceability

• Remote-Service

• Rework, Repair etc.

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Projekt Glass@Service - Konsortium

• Hardware System-Integration

• Hochauflösendes OLED- Mikrodisplay

• Eye-Tracking

• Applikationen und Services

• Elektronik u. Feldtest

• Aufbau Middleware

• Arbeitswissenschaftliche Begleitung

• Service-Integration

• AR-Framework

• Optik

• Gestensteuerung

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Projekt Glass@Service - Innovationspotential

• Hochauflösender Bildgeber im Smart Glasses ermöglicht hochwertige Bildwiedergabe

• Kombination mitEye- Trackingermöglicht Blick- richtungssteuerung

• Maximierte Akku-Laufzeit durchLow-Power-Display undSystem-Elektronik

• Hand- und Objekt-Tracking durch3D-Tiefensensor

• Ausreichend großesField-of- View > 25°

Hardware (Datenbrillen) Software und IT-Infrastruktur

• „Echtes”Augmented-Reality(AR), und nicht „Augmented Video”

• InnovativeNutzerinteraktiondurch Gesten und Augenbewegungen

• Ausreichende Einschränkung der Smart-Glass-Funktionalität und Interaktion zursicherenVerwendung imFirmennetzwerk

• Übertragbarkeit dieserData Security Funktionenauf Standard Android Wearables

Service (Use-Cases)

• Unterstützung der Qualitätssicherung und Reparaturprozesse via

augengesteuerter, hands-free Nutzerinteraktion

• Operation und Information in gleicher Sichtlinie

• Keine Verlagerung des

Aufmerksamkeits-Schwerpunktes

• AR-gestützteoptische Inspektion von Elektronik-Flachbaugruppen

• AR-gestützteQualitätssicherungin derKommissionierung / Logistik

• ErweitertesEinsatzspektrumdurch flexible App-Integration

• Fokus auf Ergonomie zur

Sicherstellung derPraxistauglichkeit

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Projekt Glass@Service - Umsetzung

Ziel: Entwicklung neuer, wettbewerbsfähiger Komponenten und Services für Datenbrillen als Arbeitsassistenz in der industriellen Fertigung

• Lastenheft für eine Datenbrille (inkl. Services), welche über die am Markt verfügbaren Technologien hinausgeht und aktuelle ergonomische und datenschutzrechtliche Herausforderungen meistert

• Softwareseitige Umsetzung und Erprobung der Arbeitsassistenz in einem Use Case mithilfe einer am Markt verfügbaren Datenbrille

• Parallele Entwicklung der Hard- und Softwarekomponenten

• Demonstrator aus entwickelter Software und Hardware

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Projekt Glass@Service - Projektorganisation

AP 1: Service- und Systemspezifikation (Siemens)

AP 5: Erprobung und arbeitswissenschaftliche Begleitung (UVEX) AP 2:

Cyberphysische Systemplattform

(FEP)

AP 3:

Interaktions- und Serviceplattform

(Ubimax)

AP 4:

Demonstrator-

Plattform (DIOPTIC) AP6: Öffentlichkeitsarbeit (BAuA)

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Projekt Glass@Service - Steckbrief

• Smart Glass (binokular)

• Augmented Reality

• OLED-Mikrodisplay

• Hands Free Services

• Voice controlled, Eye tracking

• Projektdauer

• März 2016 - Feb. 2019

• Fördervolumen

• 4‘715 €

• Forcieren intelligenter Dienstleistungen

• Smart Services

• Förderung prototypischer Lösungen

• Fortführung High-Tech-Strategie

• Zukunftsstrategie für Deutschland

• Siemens AG (Projektleitung, Begleitforschung, Use Cases, Elektronik, Software, Fabrikerprobung)

• Fraunhofer Institut Dresden (Display)

• UBIMAX (Augmented Reality)

• Dioptic (Optik)

Prototyp (Eigenschaften) Förderziele

Roadmap Konsortium (Koordination Siemens AG, CT, Berlin)

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Projekt Glass@Service - Ausblick

• Zitat Michael Kaever,

Leiter Technology Innovation Management bei Siemens Digital Factory Motion Control:

„Technologie ist nur in dem Maße gut, wie sie vom Nutzer akzeptiert und

als selbstverständlicher Partner erachtet wird.“

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Arbeit im Betrieb menschengerecht gestalten

• „…innovative Produktionstechnologien, wie sie im Zukunftsprojekt der Bundesregierung

„Industrie 4.0“ beschrieben sind.“

• „…Perspektive der alters- und alternsgerechten Arbeitsgestaltung…“

• „Die Forschung der BAuA… Technikfolgen frühzeitig abzuschätzen… mit dem Ziel eine menschengerechte Arbeitsgestaltung zu beeinflussen…“ (Dequalifizierung, Monotonie, psychische/physische Fehlbeanspruchung,…)

• „…ganzheitliche Gestaltungsansätze…von Mensch, Technik

Forschungs- und Entwicklungsprogramm 2014-2017

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Global Market for Smart Glasses by Key Applications

Unit Shipments (millions) – Base Year 2014; Forecast 2015-2024

Wieso beschäftigen wir uns mit Datenbrillen?

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Erwartete Chancen und Risiken von Wearables

Umfrage (n > 1000) zu Nutzer-Erwartungen an Wearables von Anfang 2015

Wieso beschäftigen wir uns mit Datenbrillen?

66%

29%

26%

18%

18%

17%

Helfen für Gesundheit besser vorzusorgen Unterstützung, eigene Zeit besser zu nutzen Mehr Effizienz und Produktivität zuhause und auf der Arbeit Persönliche Dienstleistungsangebote Gesundheitsmonitoring bei jung und alt Stressabbau

62%

57%

41%

35%

22%

Dringen in Privatsphäre ein Machen anfälliger für Sicherheitslücken erhöhen die Abhängigkeit von Technologien verursachen Stress lassen direkten Peronen- kontakt seltener werden lassen mir keine lassen direkten Personen- kontakt seltener werden

Chancen von Wearables Risiken von Wearables

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Projekt F2288 – Head-Mounted Displays: Bedingungen des sicheren und beanspruchungsoptimalen Einsatzes von Datenbrillen

• Durchführung von Expertenworkshops zur Erhebung von Einsatzkriterien

• Laborstudien zur subjektiven physischen und psychischen Beanspruchung

• Repertory Grid Studie zur Erhebung von Akzeptanzmerkmalen

• Studie zur objektiven physischen Beanspruchung

Vorarbeiten der BAuA im Themenfeld Datenbrillen

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Ergebnisse der BAuA im Themenfeld Datenbrillen

Kriterien für den Einsatz Kriterien gegen den Einsatz

Hände müssen frei sein Volles Sichtfeld erforderlich

Mobilität bei der Aufgabe erforderlich Routinetätigkeiten, repetitive Aufgaben Beschäftigte in der Anlernphase Hoher Informationsbedarf

Belastungen und Beanspruchung durch Datenbrillen

• kein messbarer objektiver Einfluss auf visuelles System, aber subjektiv höher empfundene visuelle Ermüdung

• nur geringer Einfluss auf Nackenmuskulatur aber deutlich weniger Kopfbewegungen mit der Datenbrille

• keine Wechselwirkung mit Alter

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Begleitung des (Langzeit-)Einsatzes von Datenbrillen im industriellen Umfeld mittels arbeitswissenschaftlicher Methoden zur Analyse von

• Beanspruchung

• Gebrauchstauglichkeit

• Körperhaltung

• Datenschutz

• Nutzerakzeptanz

Prospektive Gestaltung eines datenbrillenbasierten Assistenzsystems

• Menschengerechte Gestaltung des Arbeitssystems

• Ergonomische Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle

• Berücksichtigung geltender technischer Regeln und Normen

Arbeitsziele der BAuA im Projekt Glass@Service

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Persönliche Schutzausrüstung

• Nutzung als Arbeitsschutzbrille – DIN EN 166

Potentielle Gefahrstoffe

• Hautsensibilisierende Stoffe wie z.B. Nickel – DIN EN 62133

Physikalische Einwirkungen

• EMF, EMV, EMVU, Stromdichte – Richtlinie 2013/35/EU

Thermische Einwirkungen

• Temperaturentwicklung bei Hautkontakt – DIN EN ISO 13732-1

Psychische Faktoren

• Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle – TRBS 1151, DIN EN ISO 9241

Physische Belastungen

Anforderungen an die zu entwickelnde Datenbrille

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Kontextsensitive Informationsbereitstellung vs. Persönlicher Datenschutz

• Kontextsensitivität bedarf Umgebungsdaten der Beschäftigten

• Keine Speicherung personenbezogener Daten, Rückführbarkeit ausschließen

• Frühe Einbindung von Betriebsräten (Betriebsvereinbarung sinnvoll?)

Beleuchtung des Datenschutzes im Projekt Glass@Service

• Stetige Berücksichtigung des Datenschutzes bei sämtlichen Arbeiten und Studien im Projekt

• Kontinuierlicher Austausch mit dem Betriebsrat

• Erstellen eines Gutachtens „Rechtliche Anforderungen an den Datenschutz bei adaptiven Arbeitsassistenzsystemen“

Persönlicher Datenschutz in Arbeitssystemen

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Vorher-Nachher-Vergleichsstudien zur Evaluation des Einsatzes von Datenbrillen als Arbeitsassistenz in der Elektronik-Fertigung

• Akzeptanz

• Nutzen (erwartet vs. wahrgenommen)

• Gebrauchstauglichkeit

• Physische Beanspruchung

• Psychische Beanspruchung

Schriftliche Befragungen mittels Fragebögen in allen Anwendungsfällen vor, während und

nach dem Einsatz der Arbeitsassistenz

Evaluationsstudien im Anwendungsunternehmen

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Untersuchung verschiedener Parameter der Informationsvisualisierung hinsichtlich des Einflusses auf die mentale Beanspruchung

• Einblendung von Mitteilungen im peripheren oder zentralen Sichtfeld

• Überlagerungsdifferenz zwischen virtuellem und realem Bild

• Latenzzeit zwischen Informationsabruf und -erhalt

• Möglichkeit zur Individualisierung von Arbeitsinformationen

Ausarbeitung übertragbarer Arbeitsaufgaben in Anlehnung an die Anwendungsfälle des Projekts Glass@Service

• Montage

• Sichtprüfung

• Kommissionierung

Laborstudien zur mentalen Beanspruchung

Betreut durch:

Projektkonsortium:

Dr. Frank-Peter Schiefelbein Siemens AG

Corporate Technology CT REE PEM EOM-DE Siemensdamm 50

13629 Berlin, Deutschland +49 30 386-29166

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Jan Terhoeven, M. Sc.

BAuA

FB 2 Produkte und Arbeitssysteme Gruppe 2.3 Human Factors, Ergonomie Friedrich-Henkel-Weg 1-25

44149 Dortmund, Deutschland +49 231 9071-2424