Arbeitsplatzsysteme

Arbeitsplatz im Wandel

Handarbeitsplätze im Vergleich. Orientierung Handarbeitsplatz der Zukunft: Wo digitale Assistenten bereits heute übernehmen, entlasten und unterstützen.

Die Arbeitsplätze wandeln sich – sowohl in Aussehen als auch in Funktionalität.

Industrie 4.0, das Internet der Dinge, disruptiver Wandel. Das sind die Buzzwords und Trendbegriffe, die in keinem aktuellen Vortrag fehlen dürfen. Kaum eine Messe ohne Robotik, Smart Operation und kernige Formulierungen zum digitalen Wandel. Aber wie weit sind die Unternehmen wirklich? Was leisten innovative Handarbeitsplätze bereits heute? Wo werden sie eingesetzt, und was sagen Anbieter und Anwender? Wir wollten es wissen und haben vier verschiedene Anbieter und deren Systeme aus dem Bereich der Montage näher betrachtet.

Unsere Wahl fiel auf den „Cubus“ von Schnaithmann aus Remshalden, den „Smart Operator“ von Minitec aus Schönenberg, das System „Der Assistent“ von Ulixes aus Fellbach und der „Schlaue Klaus“ von Optimum aus Karlsruhe. Alle Anbieter versprechen durchgängig optimierte Workflows, eine aktive Unterstützung der Werker – selbst bei komplexen Aufgabenstellungen – und nicht zuletzt eine erhebliche Steigerung der Effizienz bei gleichzeitiger Reduktion von Fehlern.

Mehr Qualität durch sinnvolle Mensch-Computer-Lösungen samt Kameras und Projektoren. (Foto: Schnaithmann)

Computer-Mensch- Systeme für Optimierung
Bei den Systemen setzen die Hersteller auf ergonomische Arbeitsplätze, die sich auch nachträglich in bestehende Abläufe und Prozesse integrieren lassen und durch eine weitreichende Werker-Unterstützung und Entlastung des Mitarbeiters durch Echtzeit-Assistenzmodule Fehler vermeiden und korrektes Handeln bestätigen. Dabei arbeiten die Systeme als Mensch-Computer-Lösungen, die Industriekameras mit intelligenten Softwarelösungen in Form von Datenbanken und Projektoren zur Lenkung und Anzeige von Handlungsaufforderungen kombinieren. Je nach Ausstattung werden nicht nur einzelne Arbeitsschritte auf die korrekte Reihenfolge überwacht, sondern teilweise auch die Lage und Position der zu verbauenden Teile wird über das intelligente Zusammenspiel von Datentechnik und Bilderkennung prüfbar.

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Begleitung in Echtzeit, selbstständiger Ausbau
Durch die enge Zusammenarbeit von Mensch und Computer werden Fehler schneller erkennbar und identifizierbar. Ganze Prozesse lassen sich darüber hinaus lückenlos zur späteren Nachweisbarkeit protokollieren. Glaubt man den Herstellern, so werden die Mitarbeiter am Arbeitsplatz entlastet, da auch komplexe Arbeitsgänge in überschaubare Detailschritte zerlegt werden, die dann einzeln überprüfbar und begleitbar sind. Auch das Einlernen neuer Varianten, Werkstücke oder zusätzlicher und abweichender Prozessschritte soll nach relativ kurzer Anlernzeit ohne fremde Hilfe bereits nach kürzester Zeit möglich sein. Das Karlsruher Unternehmen Optimum gab hier einen Tag für Einführung und Schulung an. Ulixes setzt dazu auf einen eigenen App-Store und verweist auf die Einfachheit der Entwicklung und Integration.

Das System projiziert die aktuellen Arbeitsschritte via Projektor auf die Arbeitsfläche. (Foto: Schnaithmann)

Ausstattungen weichen stark voneinander ab
Spätestens, wenn es um die Preisfindung, die Ausstattung und die damit verbundenen Serviceleistungen zur Integration geht, bleibt dem Entscheider nur der Schritt zum detaillierten Pflichtenheft. Hier nannten die Hersteller Preise zwischen 6.500 Euro für eine Multisensorkamera mit Projektor (Ulixes) bis hin zu 30.000 Euro für ein komplettes System mit Waage und audioakustischer Rückmeldung, inklusive Service und Einarbeitung vor Ort (Optimum). Aber nicht nur im Preis unterscheiden sich die Systeme.

Bewegungs- und Roboteranbindung
Schnaithmann betont die „Minimierung der Anwendungsfehler“. Das System projiziert die aktuellen Arbeitsschritte via Projektor auf die Arbeitsfläche. Zum Einsatz kommt hier die baugleiche Technikeinheit von Ulixes. Ein Bewegungssensor soll die korrekte Ausführung erkennen. Über ein „Pick-by-Light“-Prinzip werden dem Werker die richtigen Entnahmeorte angezeigt. Ein Sensor überprüft, ob der Griff in den Behälter erfolgt, der Verbauort wird optisch hervorgehoben, notwendige Zusatzinformationen können direkt per Video oder Bild eingespielt werden. Anschließend werden Identität und Position überprüft. Fehlerhinweise und Warnungen erfolgen optisch und akustisch. Hier wird auf die Technikeinheit von Ulixes gesetzt, deshalb ist das App-System baugleich. Auch hier sind für die Einrichtung und Bedienung des Gerätes keine Programmierkenntnisse erforderlich. Im Demobetrieb fällt eine gewisse Trägheit auf, die deutlich unter normalen Prozesszeiten lag. Als Materiallieferant fungiert ein Roboterarm, der ebenfalls langsam agierte. Ulixes und Schnaithmann setzen auf die gleiche technische Basis.

Die Handlungsanleitung kommt von oben. (Foto: Ulixes)

Mensch-Technik- Lösung der Zukunft
Auch Minitec beschäftigt sich intensiv mit der Automatisierung von Handarbeitsplätzen und arbeitet im Rahmen der Technologie-Initiative „Smart Factory“ am DFKI in Kaiserslautern an einer innovativen Lösung. Das funktionstaugliche Modell zielt darauf ab, den Menschen in zukünftigen Produktionsszenarien optimal zu unterstützen. Hierzu bedient sich das Unternehmen neben einer ergonomischen Arbeitsplatzgestaltung zunehmend neuer Visualisierungs- und Interaktionstechniken, bei denen AR (Augmented Reality) und intelligente Datenbanken vernetzt zusammenarbeiten und Prozesse in Echtzeit analysieren und überwachen. Gleichzeitig dient das System der durchgängigen Informationsbereitstellung und soll durch die Interaktion mit dem Bediener in Echtzeit Fehler vermeiden. Zurzeit arbeitet das Unternehmen an der weiteren Serienreife des Systems.

„Schlauer Innovationsträger“
Das Assistenzsystem der „Schlaue Klaus“ hat immer mal wieder auf sich aufmerksam gemacht. Allein in den vergangenen 24 Monaten wurden die Karlsruher Entwickler fünf Mal mit verschiedenen Innovationspreisen ausgezeichnet. Heute finden sich die Assistenzsysteme in zahlreichen Branchen und in verschiedenen produktiven Anwendungen vom Wareneingang über die Montage und Kommissionierung bis zur Warenausgangskontrolle.

Moderne Bilderkennung und Sensorik am Arbeitsplatz. (Foto: Ulixes)

Herz des Karlsruher Systems ist eine intelligente Datenbanklösung, die mit dem Werker über Industriekameras und einem Projektionssystem ebenfalls in Echtzeit kommuniziert. Dabei begleitet das System nicht nur jeden einzelnen Schritt in Echtzeit, es kann gleichzeitig als Dokumentationssystem genutzt werden. Prozesse werden nach dem Prinzip Anleiten, Überprüfen, Bestätigen, Dokumentieren in Einzelschritte zerlegt und so kontrollierbar. Eigene Befragungen bei Belegschaften in Kundenunternehmen sprechen von einer deutlichen Entlastung und von einer hohen Akzeptanz des „wissenden Kollegen“. Fehlerquoten werden nach Aussagen von Kunden gegen Null gesenkt.

Beispiele für den produktiven Einsatz
Der „Schlaue Klaus“ unterstützt nach Angaben seiner Entwickler die Werker in der Audi-A4-Türenvormontage bei der Verkabelung. Die Bandbreite umfasst mehrere hundert unterschiedliche Varianten, die zuvor manuell ausgewählt und an der richtigen Stelle verbaut werden mussten. In den Topversionen des A4 integriert die Türverkleidung bis zu 14 Steckverbindungen für Fensterheber, Lautsprecher, Zentralverriegelung, Spiegelverstellung und andere Audi-Sonderausstattungen. Der Fahrzeughersteller gibt an, dass die Fehlerquoten erheblich gesenkt und gleichzeitig die Belastung der Mitarbeiter minimiert werden konnte.

Der Schlaue Klaus: Herz des Karlsruher Systems ist eine intelligente Datenbanklösung, die mit dem Werker über Industriekameras und einem Projektionssystem in Echtzeit kommuniziert. (Foto: Optimum)

Betrachtet man die verschiedenen Entwicklungsstände dieser Produkte einzelner Anbieter, so lässt sich schon jetzt feststellen, dass sich durch die Einführung intelligenter Assistenzsysteme das Erscheinungsbild von Handarbeitsplätzen grundlegend verändern wird. Assistenzsysteme schließen die Lücken zwischen Handarbeitsplatz und automatisierter Fertigung und werden auch diese Bereiche intelligent vernetzen. Einige Unternehmen zeigen bereits heute, was diese Systeme leisten können und wie Mensch und Computer in Echtzeit Hand in Hand effizient arbeiten.

Ein Blick in die gemeinsamen Projekte, die nahezu alle Hersteller mit den Forschungslaboren und Smart Factories der Hochschulen in verschiedenen Kooperationen betreiben, lässt erahnen, dass gewaltige Veränderungen anstehen – und die Industrie erst am Anfang steht. Denn sowohl der Faktor Arbeit als auch die Zusammenarbeit von Mensch und Computer müssen ganz neu definiert werden.

Frank Michna/pb

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