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Ausfallzeiten reduzieren durch ein mobiles Assistenzsystem

21. Januar 2020 Digitalisierung

Im Forschungsvorhaben CyProAssist wurde gemeinsam mit den Projektpartnern Peterstaler Mineralquellen GmbH, KHS GmbH, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik und N+P Informationssysteme GmbH eine flexible Assistenzlösung auf Basis der cyber-physischen Produktionssysteme erarbeitet. Im Vordergrund stand dabei für die IBIZ immer der Mensch, der sich mit seinen Erfahrungen über tägliche Arbeitsabläufe und übergreifende Produktionsprozesse optimal als kreativer Problemlöser einbringen kann.

 

Ausgangssituation und Herausforderungen

An einer typischen Produktionslinie in einer Abfüllanlage werden anlagen- und betreiberspezifisch stets kleinere Teams mit einer bestimmten Anzahl an Bedienern eingesetzt. Die Teams bestehen dabei sowohl aus erfahrenen Maschinenführern als auch jüngeren, anzulernenden Mitarbeitern. Neben der Verantwortung für die Maschinen und der laufenden Produktion, übernehmen sie festgelegte Aufgaben und sorgen für einen reibungslosen Ablauf bei Produktumstellungen mit unterschiedlichen Flaschen-, Etiketten- und Produktvarianten. Doch gerade die Bedienung mit zum Teil komplexen Aufgaben an der Multi-Produkt-Linie führt mitunter zu Zeitdruck und Fehlbedienungen.

 

Lösungsansatz

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Um den Herausforderungen der Mitarbeitern im komplexen Arbeitsalltag zu begegnen und zu einem höheren Maß an Arbeitszufriedenheit beizutragen, ist eine adaptive, mobile Assistenzlösung notwendig, die die relevanten Informationen für die Maschinenbediener ortsunabhängig und in Echtzeit visualisiert. Auf diese Weise können Störungsmeldungen überall in der Produktionsanlage abgerufen und Störungsquellen sowie Fehlerbehebungsschritte eingesehen werden.

Die Lösung muss darüber hinaus die speziellen Anforderungen aus dem industriellen Umfeld einer Abfüllanlage berücksichtigen. Hierzu gehören im konkreten Anwendungsfall die hohe Lautstärke und Luftfeuchtigkeit in den Produktionshallen.

Zur Realisierung der Assistenzlösung wurden zunächst die Bedürfnisse, Fähigkeiten und Herausforderungen in einem Interview mit den Maschinenbedienern ermittelt und gemeinsam mit den Partnern in Storyboards überführt. Für die Entwicklung der mobilen Assistenzlösung nutzen wir bei IBIZ Methoden entlang dem User Centered Design (UCD) Prozess (ISO 9241-210). Dieser Prozess stellt den Endnutzer mit seinen Fähigkeiten, Bedürfnissen und Aufgaben in den Mittelpunkt der Entwicklung. Diese Vorgehensweise stellt sicher, dass der Aufbau, die Inhalte und das Design der Anwendung maßgeblich auf die Endnutzer ausgelegt sind und durch diese mit erarbeitet werden. Aufbauend auf den Interviews, Storyboards und Szenarien wurden Konzepte und Klickprototypen entwickelt. Diese wurden iterativ mit den Mitarbeitern geprüft und evaluiert, bis die Herausforderungen und Anforderungen erfüllt waren.

 

Ergebnis und Nutzen: Weniger Fehler und weniger Stillstand durch mehr Information

In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik wurde eine gemeinsame Linked Data Plattform entwickelt. Das cyber-physische System ermöglicht eine webbasierte Bereitstellung von semantisch aufbereiteten Inhalten und stellt funktionale Schnittstellen auf Basis moderner Technologien bereit. Neben der Datenintegration auf Anlagenebene konnte dadurch ebenfalls eine ubiquitäre Informationsbereitstellung in der gesamten Produktionsumgebung realisiert werden. Die von IBIZ erstellte webbasierte Assistenzlösung beruht dabei auf den von uns ausgearbeiteten und implementierten Bedienkonzepten zum Einsatz von Tablet und Smart Watch im Produktionsumfeld, die einfach an spezielle Aufgaben angepasst und erweitert werden kann. In der täglichen Anwendung bedeutet dies, dass Mitarbeiter innerhalb der Abfüllanlage über ereignisgesteuerte Meldungen auf allen Endgeräten aktiv informiert werden. Ergänzend können Mitarbeiter Hilfestellungen aufrufen, die unter anderem den betreffenden Ort in der Produktionslinie, den Grund für das Auftreten der Meldung, etwaige Gefahrenhinweise und eine detaillierte schrittweise Bearbeitungsanleitung visualisieren.

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Für das gesetzte Ziel, den Anlagenbedienern einen adaptiven Eingriff auf das Assistenzsystem zu erlauben, richtete die KHS GmbH einen zentralen Informationspunkt in der Abfüllanlage ein. An dem Bedienterminal können Mitarbeiter die Wissensdatenbank der Melde- und Hilfestellungen bearbeiten sowie eine chronologische Meldeliste aufrufen.

Auf Wunsch der Anlagenführer wurde darüber hinaus ein chargenbezogener Flaschenzähler in das mobile Assistenzsystem implementiert, mit dem der Anlagenführer stets über den aktuellen Produktionsfortschritt informiert ist.

Die Digitalisierung wird die tägliche Arbeit der Menschen weiter mit innovativen Lösungen unterstützen. Besonders in den Punkten Langlebigkeit einer Anlage sowie Wissenserhalt und -weitergabe bieten unsere neuen Technologien dem Menschen eine echte Hilfestellung und verbessern Prozesse und Ergebnisse.

 

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