Digitale Assistenzsysteme
Digitale Assistenzsysteme sind Systeme, die Mitarbeitende bei ihren Handlungen begleiten und sie dadurch kognitiv und physisch unterstützen. Der Schwerpunkt in diesem Themencluster liegt auf der Entwicklung von Demonstratoren, die zeigen, wie digitale Assistenzsysteme in verschiedenen Tätigkeitsbereichen eingesetzt werden können, um dort die Mitarbeitenden zu entlasten.
Der Mensch im Mittelpunkt
Bei den vom EDIH entwickelten digitalen Assistenzsystemen steht stets der Mensch im Mittelpunkt. Häufig wird bei Einführung einer neuen Technologie die wichtigste Ressource des Unternehmens vergessen: Die eigenen Mitarbeiter. Anders als Maschinen sind sie positiven und negativen Gefühlen, langjähriger Erfahrung und Intuition sowie bestimmten Rollenbildern unterlegen. Im Folgenden sind digitale Assistenzsysteme aufgeführt, die als Demonstratoren im EDIH-Südwestfalen vorhanden sind.
Informieren Sie sich hier über bereits umgesetzte Beispiele.
Chatbot in der Schweißtechnik
Ausgangslage
Eine bedeutende Anzahl regional ansässiger Unternehmen ist in erheblichem Maße auf die Anwendung der Schweißtechnik angewiesen. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) stehen vor der herausfordernden Aufgabe, erfahrene Mitarbeiter mit einem hochspezialisierten Fachwissen zu ersetzen. Diese Herausforderung manifestiert sich in einer Ära, die durch einen akuten Mangel an Fachkräften gekennzeichnet ist, was die Rekrutierung und Bindung qualifizierter Arbeitskräfte zusätzlich erschwert. Vor dem Hintergrund dieser strukturellen Herausforderungen wird deutlich, dass die langfristige Kompetenzsicherung und Wissensübertragung von entscheidender Bedeutung für die Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit dieser Unternehmen sind.
Zielsetzung
Die Zielsetzung besteht darin, ein digitales Assistenzsystem zu konzipieren und zu entwickeln, das es ermöglicht, schweißspezifisches Wissen effektiv abzurufen und bei Bedarf zu erfragen. Dieses System soll dazu dienen, neue Mitarbeiter effizienter einzuarbeiten und in die Unternehmensabläufe zu integrieren. Gleichzeitig strebt das System danach, das schweißspezifische Wissen kontinuierlich innerhalb des Unternehmens zu bewahren und zu aktualisieren.
Umsetzung
Angesichts dieser Sachlage wurde eine eingehende empirische Untersuchung unter Schweißtechnik-Anwendern durchgeführt, mit dem Ziel, Unternehmen bei der Bewältigung ihrer Herausforderungen zu unterstützen. Das Hauptanliegen dieser Studie bestand darin, die konkreten Arbeitspraktiken im Bereich der Schweißtechnik zu erfassen, die auftretenden Hindernisse zu identifizieren und die Potenziale zu ergründen, um das erforderliche spezifische Fachwissen zu erhalten und zu vermitteln. Basierend auf den Erkenntnissen aus den Interviews wurden geeignete Assistenzsysteme konzeptioniert, die es Unternehmen ermöglichen sollen, das Fachwissen intern zu bewahren, neue Einarbeitungsprozesse zu etablieren und Wissen strukturiert zugänglich zu machen.
Zu diesem Zweck wurde ein Prototyp entworfen und realisiert, der es erlaubt, schweißspezifische Anfragen zu beantworten. Die prototypische Umsetzung erfolgte über ein Chatbot-System, das darauf abzielt, das Wissensmanagement im Unternehmen zu verbessern. Dieses System basiert auf öffentlich zugänglichen und selbst gehosteten Sprachmodellen und nutzt die Retrieval-Augmented-Generation-Methode, um Benutzeranfragen anhand von Fachliteratur, bewährten Verfahren und Empfehlungen zu beantworten. Die Anwendung dieses Chatbots soll zeitaufwendige Recherchen durch eine Vielzahl praktischer Empfehlungen reduzieren. Nach der prototypischen Umsetzung wird eine erste Evaluation mit den zukünftigen Nutzern durchgeführt, um die Effektivität und Benutzerfreundlichkeit des Systems zu bewerten und gegebenenfalls Anpassungen vorzunehmen.
Optische Qualitätskontrolle in der manuellen Montage
Ausgangslage
In der Lern- und Forschungsfabrik des Lehrstuhls für Produktionssysteme wird mit dem UniLokk ein reales Produkt hergestellt. Der UniLokk ist ein Weinverschluss, der aus verschiedenen Einzelteilen besteht. Dazu gehören ineinander verschraubbare rotationssymmetrische Metallkomponenten sowie O-Ringe, die die Dichtigkeit des Weinverschlusses gewährleisten sollen. Der Herstellungsprozess des UniLokk umfasst die Fertigung der metallernen Einzelteile sowie deren Montage. Die Montage erfolgt manuell durch einen Mitarbeiter. Die Farben der O-Ringe können kundenspezifisch variiert werden.
Zielsetzung
Ziel dieses digitalen Assistenzsystems ist es, eine automatisierte optische Qualitätskontrolle des UniLokk zu gewährleisten. Damit soll sichergestellt werden, dass die Herstellung des Produktes entsprechend den Kundenwünschen korrekt durchgeführt wurde.
Umsetzung
Wesentlicher Bestandteil des digitalen Assistenzsystems ist die kamerabasierte Objekterkennung. Diese wurde mit Hilfe von KI-basierten Modellen realisiert. Durch die Anbindung an eine Produktionsdatenbank und ein RFID-basiertes Trackingsystem werden dem digitalen Assistenzsystem die notwendigen auftragsspezifischen Montageinformationen zur Verfügung gestellt. Die Ergebnisse der optischen Qualitätskontrolle werden ebenfalls in die Produktionsdatenbank geschrieben, um eine möglichst hohe Transparenz im Produktionsprozess zu erreichen.
Optische Qualitätskontrolle in der Verkabelung
Ausgangslage
In der manuellen Montage von Solar-Anschlusskästen ist die Verkabelung ein zentraler Prozessschritt. Aufgrund der Vielzahl an Anschlüssen und verwendeten Kabeln ist dieser Schritt äußerst komplex. Neben der eigentlichen Verkabelung erfordert dieser Prozess auch eine zeitaufwendige manuelle Kontrolle, um sicherzustellen, dass die Kabel korrekt angeschlossen sind.
Zielsetzung
Das Ziel dieses digitalen Assistenzsystems ist es, den Mitarbeiter bei der Verkabelungstätigkeit zu unterstützen. Dabei soll einerseits Hilfe geboten werden, um die korrekte Reihenfolge der einzelnen Verkabelungsschritte einzuhalten, während andererseits die manuelle Qualitätskontrolle, insbesondere die ordnungsgemäße Platzierung der Kabel in den entsprechenden Klemmen, automatisiert erfolgen soll.
Ein weiteres Ziel dieses Demonstrators ist es, die Vorteile der Flexibilität zu demonstrieren, die sich aus dem Einsatz von Edge Devices ergibt, insbesondere in Bezug auf die kabellose Konnektivität. Dies ist von Bedeutung, da die nachträgliche Integration eines Systems zur automatisierten Qualitätskontrolle in die bestehende Montagelinie der Solar-Anschlusskästen eine große Herausforderung darstellt. Ein Beispiel dafür ist das Fehlen eines Netzwerkanschlusses am genauen Standort des Systems entlang der Montagelinie.
Umsetzung
Der Aufbau dieses digitalen Assistenzsystems umfasst drei separate Komponenten. Zum einen ist an der Montagelinie eine Kamera installiert, die den aktuellen Solar-Anschlusskasten von oben aufnimmt. Diese Kamera ist mit einem Edge-Device verbunden. Die zweite Komponente ist ein Backend-Server, auf den der Kamera-Livestream über das Arbeitsplatz-Netzwerk vom Edge-Device übertragen wird. Dort erfolgt die eigentliche Bildverarbeitung mithilfe von Machine-Learning-Modellen. Die dritte Komponente ist ein Webserver, der die Bilder und die Auswertungsergebnisse vom Backend-Server empfängt und übersichtlich in einer Benutzeroberfläche darstellt. Diese Benutzeroberfläche kann von beliebigen Geräten innerhalb des Arbeitsplatz-Netzwerks geöffnet werden, so dass der Mitarbeiter an der Montagestation flexibel auf die Informationen zugreifen kann.
Pick-2-light System in der Montage
Ausgangslage
In der Lern- und Forschungsfabrik des Lehrstuhls für Produktionssysteme wird mit dem UniLokk ein reales Produkt hergestellt. Der UniLokk ist ein Weinverschluss, der aus verschiedenen Einzelteilen besteht. Dazu gehören ineinander verschraubbare rotationssymmetrische Metallkomponenten sowie O-Ringe, die die Dichtigkeit des Weinverschlusses gewährleisten sollen. Der Herstellungsprozess des UniLokk umfasst die Fertigung der metallernen Einzelteile sowie deren Montage. Die Montage erfolgt manuell durch einen Mitarbeiter. Die Farben der O-Ringe können kundenspezifisch variiert werden.
Zielsetzung
Ziel dieses digitalen Assistenzsystems ist es, den Monteur bei seiner Arbeit zu unterstützen, indem Lampen aufleuchten, die ihm signalisieren, welches Bauteil für den nächsten Handgriff benötigt wird.
Umsetzung
Ein wesentlicher Bestandteil des digitalen Assistenzsystems ist, dass dieses auf die Auftragsdaten zugreifen und nachverfolgen kann, welcher Auftrag gerade in Bearbeitung ist. Um dies zu realisieren, ist das digitale Assistenzsystem mit der IT-Infrastruktur der Lernfabrik verbunden und kann so zu jeder Zeit auf die Daten der Auftragsdatenbank zugreifen. Um zu erkennen, welcher Auftrag gerade bearbeitet wird, ist das Montagesystem an ein RFID-basierten Tracking-System angebunden.
Wissensmanagement in der Produktion
Ausgangslage
In der Regel wurde beobachtet, dass die fehlende Digitalisierung eine Barriere zwischen Fertigung und Qualität schaffen kann. Darüber hinaus kann der Wissenstransfer von der Fertigung zu anderen Abteilungen in komplexe Prozesse eingeordnet werden. Manuelle Prozesse wie die Schichtübergabe, die Inbetriebnahme von Maschinen mit Hilfe von Papierdokumenten und andere Instrumente zur Verwaltung von Prozessen in der Fertigung erschweren die Verfolgung des Qualitätsmanagements in der Produktionslinie. Außerdem ist ein erheblicher Aufwand erforderlich, um papierbasierte Informationen in Berichte umzuwandeln.
Zielsetzung
Ziel ist es, ein digitales Assistenzsystem zu entwerfen und zu entwickeln, mit dem ein Benutzer die richtigen Informationen zur richtigen Zeit am richtigen Ort erhalten kann. Mit Hilfe des Systems sollten die Arbeitnehmer in der Lage sein, digitale Produktionsunterlagen zu erstellen. Die Technologie, die für die Verwaltung und Aktualisierung von Wissen in der Produktion verwendet wird, sollte einfach und für die Arbeiter leicht zugänglich sein. Außerdem stellt das System sicher, dass das Wissen in die richtigen Hände und in das gesamte Unternehmen gelangt.
Umsetzung
Um ein effektives Wissensmanagement zu ermöglichen, eine digitalisierte Werkstatt zu gestalten und eine Barriere zwischen Fertigung und Qualität zu beseitigen, wurden zahlreiche Gespräche mit Arbeitern und Werkstattleitern geführt. Auf der Grundlage dieser Gespräche wurde ein digitales Assistenzsystem entwickelt, das in der Lage ist, der richtigen Person am richtigen Ort und zur richtigen Zeit Wissen zur Verfügung zu stellen.
Das digitale Assistenzsystem wurde als iOS-App mit dem Namen Automation Infotainment entwickelt. Zurzeit ist die App nur über den entsprechenden Link verfügbar. Die App verwendet entweder eine On-Premise-Datenbank oder eine Firebase-Cloud-Datenbank. Ziel der App ist es, eine unterstützte Inbetriebnahme einzurichten, papierbasierte Dokumente zu digitalisieren, Störungen in der Werkstatt zu verwalten und den Wissenstransfer zwischen den Abteilungen zu erleichtern.
Zu indivuellen Lösungen nehmen Sie gerne Kontakt mit unseren Experten auf! Ansprechpartner:
Jan Schäfer
Telefon: +49 234 32-28088
schaefer@lps.rub.de
