Werkerassistenzsystem

Werkerführung verteilt Infos

Bedarfsgerechtes Werkerassistenzsystem. Bei der Montage müssen Werker viele verschiedene komplexe Prozesse durchführen. Am ZeMA wird ein bedarfsgerechtes Werkerassistenzsystem entwickelt, das dem Werker nur dann Informationen einblendet, wenn er diese auch braucht.

Verbindung von Planungsumgebung zur Konfiguration und Werkerassistenzsystem zur Steuerung der Betriebsmittel und Assistenzsysteme des Arbeitsplatzes. (Grafik: Zema)

In der Montagetechnik steigen die Qualitätsanforderungen, zusätzlich müssen neue Produkte in immer kürzeren Zyklen auf den Markt gebracht werden. Daher müssen auf einem Montagesystem mehrere Varianten montiert werden. Je nach Variantenspektrum muss der Werker diverse komplexe Montageprozesse durchführen. Um den Mitarbeitern eine Hilfestellung am Arbeitsplatz zu bieten und Montagefehlern vorzubeugen, greifen noch viele klein- und mittelständische Unternehmen auf klassische Methoden wie Anweisungen in Papierform zurück, die dann an Montagearbeitsplätzen ausgehängt sind. Im Arbeitsalltag erweisen sich diese allerdings als unpraktikabel, da der Mitarbeiter die zur Variante passenden Arbeitspläne zunächst heraussuchen muss, wodurch es zu Zeitverlusten kommt. Im Kontext der steigenden Produktvarianten sowie Qualitäts- und Dokumentationsansprüche lohnt sich daher die Vernetzung eingesetzter Systeme.

Bedarfsgerechte Assistenz in der Montage
Die Vernetzung verschiedener Systeme rund um den Arbeitsplatz sowie die Assistenz des Werkers hat verschiedene Vorteile: dem Mitarbeiter mit Informationen auch bei seltenen Varianten zu assistieren und Fehler vorzubeugen sowie die Prozesskontrolle und Dokumentation der Montage. Bei der Werkerassistenz ist es dabei unerlässlich, Informationen je nach Situation und Rahmenbedingungen für den Mitarbeiter zu selektieren. Daher wird am ZeMA ein bedarfsgerechtes Werkerassistenzsystem entwickelt, das dem Werker nur dann Informationen einblendet, wenn diese von ihm benötigt werden. Zunächst wird das System hinsichtlich der Informationsbereitstellung konzipiert. Notwendige Informationen für den Werker lassen sich anhand des Prinzips Produkt-Prozess-Betriebsmittel ordnen. Die Produktseite teilt dem Mitarbeiter mit, welches Bauteil in dem vorliegenden Prozess notwendig ist und wie der Prozess durchzuführen ist. Die Betriebsmittelangabe unterstützt bei der Verwendung des Betriebsmittels und somit bei der Umsetzung des Prozesses. Zudem muss die Information in der richtigen Form bereitgestellt werden. Eine standardisierte Textausgabe mit allen benötigten Informationen ist für die Informationsversorgung zwar ausreichend, jedoch aus Effizienzgründen nicht praktikabel. Nützlicher ist es, Informationen auf verschiedene Systeme zu verteilen. Aus diesem Grund ist das System so ausgelegt, dass es verschiedene Formen der Informationsdarstellung nutzen kann.

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Das Assistenzsystem wird zunächst unter Beachtung der Anwendung im Reparatur- und Nacharbeitsbereich entwickelt. Dieser ist oftmals nach dem Manufakturprinzip organisiert und weist Demontage- und Remontageprozesse auf. Der Reparaturumfang ist dabei abhängig vom Ausfallgrund. Im Gegensatz zur Serienmontage wird ein vorangelegter Arbeitsplan nicht immer vollständig durchgearbeitet. Liegt zum Beispiel die Fehlerursache in einer Baugruppe, die zu Beginn des Reparaturprozesses erreicht werden kann, erübrigt sich die weitere Demontage, sodass nach der Fehlerbehebung das Produkt wieder montiert wird. Liegt die Fehlerursache tiefer im Produkt, so kann es sein, dass vorherige Baugruppen nicht demontiert, sondern lediglich herausgenommen und später gefügt werden.

Werkerführung steuert Informationsprozesse
Kernstück des Systems ist die Werkerführung, die als zentrale Steuereinheit agiert. Zunächst zeigt diese dem Mitarbeiter den auszuführenden Prozess in textueller und bildlicher Form auf einem Monitor an. Zudem wird die Informationsverteilung über einen Beamer und einen Laserprojektor durchgeführt, der die Fügestellen am Produkt anzeigt. Für einen geschlossenen Regelkreis ist eine Rückmeldung notwendig, die über eine Kamera gegeben ist und somit die Prozessdurchführung absichert. Diese ist oberhalb des Produktes angebracht, wodurch sie das Prozessergebnis mit einem Referenzbild abgleichen kann und bei einer ausreichenden Übereinstimmung den nächsten Prozess ansteuert.

Weiterentwicklung der Planungsumgebung
Im nächsten Schritt soll für das Werkerassistenzsystem die Planungsumgebung weiterentwickelt werden, mit der das Gesamtsystem über eine Benutzeroberfläche konfiguriert werden kann. Das Konzept sieht vor, zunächst einen Arbeitsplan zu erstellen, der als Leitfaden dient. Aufgrund der zu berücksichtigenden Variantenvielfalt muss der Arbeitsplan versioniert, schnell erstellt und umgesetzt werden können. Basierend auf einer Prozessliste, welche Bauteile und Prozesse umfasst, werden Betriebsmittel ausgewählt und den einzelnen Schritten zugewiesen. Zusätzlich können Assistenzsysteme bestimmt werden. Damit beliebige Betriebsmittel verwendet werden können, wird ein standardisiertes Datenformat verwendet. Dies soll die Modularität, also die Austauschbarkeit von Betriebsmitteln im Prozess ermöglichen. Ein fertiger Arbeitsplan ist das Ergebnis des Programmes. Das Gesamttool besteht somit aus zwei Teilen: dem Backend, für die Planung, sowie dem Frontend, für die Werkerführung. Zukünftige Arbeiten streben die Einbindung weiterer Betriebsmittel für die Werkerassistenz an sowie die Anbindung von Softwaresystemen zur Erstellung des Arbeitsplans.

R. Müller / M. Vette / L. Hörauf / C. Speicher / A. Bashir / as


Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik e.V. (MHI e.V.)

Kurz erklärt: Der MHI e.V.
Die Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik e.V. (MHI e.V.) ist ein Netzwerk renommierter Universitätsprofessoren – Institutsleiter und Lehrstuhlinhaber – aus dem deutschsprachigen Raum. Die Mitglieder forschen sowohl grundlagenorientiert, als auch anwendungsnah in einem breiten Spektrum aktueller Themen aus dem Montage-, Handhabungs- und Industrierobotikbereich. Weitere Infos zur Gesellschaft, deren Mitgliedern und Aktivitäten: www.wgmhi.de.


Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik gGmbH (ZeMA)

Kurz erklärt ZeMA:
Das Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik gGmbH (ZeMA) betreibt anwendungsorientierte Forschung und industrienahe Entwicklung in den Bereichen Sensorik und Aktorik, Fertigungs- sowie Montageverfahren und deren Automatisierung. Es bietet ein breites Forschungsspektrum mit dem Ziel der Industrialisierung und des Transfers von Forschungs- und Entwicklungsergebnissen in die Industrie und auf den betrieblichen Hallenboden. Arbeitsschwerpunkte sind mechatronische Systeme, Produktionstechnologien und Industrie-4.0-Anwendungen. Das ZeMA arbeitet mit der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (htw saar) und der Universität des Saarlandes (UdS) zusammen. www.zema.de

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