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Entwicklung und Bewertung von MRK-Szenarien im Projekt AQUIASSIFA-Forum 2017, 27.-29.09.2017, Lengfurt

ARBEITSPROZESSE FÜR DIE MENSCH-ROBOTER-KOLLABORATION

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Industrie 4.0: Intelligente Technologien in der Produktion

Echtzeit-Informationsaustausch durch neue Technologien

Mechanisierung

Industrialisierung

Automatisierung

Informa-tisierung

Die »vierte industrielle Revolution« wird angekündigt

Ziele von Industrie 4.0IndividuelleSerienproduktion

Kürzere Durchlaufzeiten

Verbesserte Produktivität

Durchgängige Informationen

Weniger Medienbrüche

Hohe Reaktionsfähigkeit

Hohe Produktionsflexibilität

Bessere Planqualität durch echtzeitnahe Daten

Smartphones & Tablets

RFID Chips

Sensoren und AktorenEingebettete SteuerungenDatenbrillen

(z.B. Google Glass)

IPv6

Data Analytics/ Smart Data

Cloud Computing

Technologien für Industrie 4.0

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Auswirkungen auf die BeschäftigungIn der Einschätzung scheiden sich die Geister

Horst NeumannPersonalvorstand Volkswagen AG

»Wenn in naher Zukunft die geburten-starken Jahrgänge – die Baby-Boomer –in Rente gehen, kann deren Arbeit durch Roboter kompensiert werden.

Es muss kein Personal wegrationalisiert werden, und wir können junge Leute einstellen.«

Kollege Computer: Wahrscheinlichkeit,dass Jobs inner-halb von 20 Jahrendurch Maschinenersetzt werden

Quelle: C. Frey and M. Osborne»The Future of Employment:How Susceptible are Jobs to Computerisation?«;Technology Review, Economist, 1/2014; WirtschaftsWoche, Nr. 5, 26. Januar 2015

Quelle: Stuttgarter Zeitung, Nr. 2, 03. Januar 2015

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Industrie 4.0: Jobkiller oder Chance für Schwerbehinderte?Chancen und Risiken der Industrie 4.0 für schwerbehinderte Arbeitnehmer

Chancen

Ausgleich behinderungs-bedingter Leistungs-einschränkungen durch

Individualisierte, intelli-gente Assistenzz.B. Anleitung, Kontrolle

Behindertengerechte Ergonomie

Hybride Wertschöpfung von Mensch und Maschine erlaubt anspruchsvollere Aufgaben für Schwerbehinderte

Einsatz in hoch arbeitsteiligen/monotonen Tätigkeiten, die durch Automatisierung entstehen

Verbesserter Zugang in den ersten Arbeitsmarkt

Risiken

Bisherige Aufträge an Integrationsbetriebe/ Werk-stätten f. Schwerbehinderte entfallen durch weitere Automatisierung

»Manuell-repetitive Resttätigkeiten« entfallen in Unternehmen = potentielle Aufgaben für Schwerbehind.

Steigende Kompetenz-anforderungen durch Industrie 4.0 überfordern Schwerbehinderte

Anforderungen an Inklusionsbetriebe steigen durch Industrie 4.0:Zeit/Kosten/Qualität

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Hybride Mensch-Roboter-KollaborationDefinition von »Spielregeln« für die Arbeitspartner der Zukunft

Leistungsstärkere Sensorik:

− Personen- und Bauteilerkennung

− Roboter mit Tastsinn

Schutzzäune entfallen: Menschen arbeiten mit Robotern in einer Zelle

Roboter als Arbeitspartner statt Arbeitswerkzeug:

Erhebliche Vorteile für Ergonomie und Wertschöpfung

Erfordernis neuer Bewertungs-methoden für die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK)

Neue Interaktionsformen für Betrieb und Programmierung.

Roboter als Trainingspartner?

Qu

elle: Fraun

ho

fer IAO

Quelle: BMW, 2015

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Spannungsfelder der Mensch-Roboter-KollaborationMotivation der Unternehmenspartner in AQUIAS

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AQUIAS: Szenarien der Arbeitsteilung Mensch-RobotikBarrierefreie Kooperation schafft Gestaltungsspielraum

ISAK gGmbHSchwerbehinderte

Mitarbeiter

Robert Bosch GmbHMitarbeiter ohne

Gesundheitseinschränkungen

PilotISAK

Barrierefreies Produktionsassistenz-System

APAS family von Bosch

Spezifische Aufgaben-unterstützung durch APAS für individuelle körperliche Einschränkungen

Geeignete Prozess-Schnittstellen für die barrierefreie Mensch-Maschine-Kooperation gestalten

PilotBosch

Szenarien der Arbeitsteilung zw. Mitarbeitern und APAS bewerten

Ziele Ziele Ziele

Lerntransfer

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Direkte, sichere Zusammenarbeit mit Menschen

BG-zertifiziert

Automatischer Stopp und Wiederanlauf

Sensorhaut Intelligentes Greifer-Konzept

kollaborierend

APAS assistant: Zusammenarbeit von Mensch und Roboter

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Schnelles Umrüsten mit wenig Aufwand

flexibel

Stereokamerasystem

Tolerante Teilepositionierung

Erkennung der Startposition mit Passermarken

Integriertes Kamerasystem

Grafische Benutzeroberfläche: einfache Bedienbarkeit

Mobiles Touchpad

Konfigurierbar für neue Aufgaben: kein Programmieren

APAS assistant: Zusammenarbeit von Mensch und Roboter

Vorteile: hohe Flexibilität und Wiederverwendbarkeit

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Ausgangsarbeitsplatz: Handhebelpresse DüsenmontageZusammenfügen von zwei Düsenelementen für Duschkopf

Aufgabe 1

• Lagerichtige Positionierungvon zwei Düsenelementen auf Handhebelpresse

• Zusammendrücken der zweiElemente mittels Hand-hebelpresse

Aufgabe 2

• Prüfen der Maßhaltigkeitder zusammengefügtenDüsenelemente mittelsPrüfschiene

• Aussondernvon fehlerhaften Teilen

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Entwurf 1: MRK-EinzelarbeitsplatzAPAS prüft Düsenelemente optisch, i.O.-Teile fallen in Sammelschublade

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Entwurf 3: Kooperativer ArbeitsraumEinschränkungen links-/rechtseitiger Bewegungseinschränkung ausgleichen

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Entwurf 4: L-Form integriert Bestück- und PrüfaufgabenPufferfunktion durch Drehscheibe für Bestücken, Prüfen an rechtem Tisch

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Entwurf 5: 2er-Arbeitsplatz mit RollenbahnRollenbahn und Werkstückträger ermöglichen Flexibilität

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Entwurf 6: 2er-Arbeitsplatz, höhenverstellbare TischeGreifarm gleicht Tischhöhendifferenz aus – gemeinsamer Arbeitsbereich M-R

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Abstimmung mit den BerufsgenossenschaftenBesprechung Sicherheitskonzept im MRK-Labor der Robert Bosch GmbH

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Demonstrationstag AQUIAS10.05.2017, ISAK gGmbH, Sachsenheim

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AQUIAS: MRK-Arbeitsplatz für SchwerbehinderteVorteile auf einen Blick

Arbeitsqualität

• Nur belastende Aufgaben wandern vom Mensch zum Roboter

• Zusatzaufgaben, Kommunikation

Ergonomie

• Dynamisch anpassbare Tischhöhe

• Individuelle Anordnung von Materialkisten und Werkteilen

Sicherheit

• Sichere Übergabe Werkstückträger

• Integrierte Kollisionsvermeidung

Inklusion

• Tätigkeit auch für Mitarbeiter mit Funktionseinschränkung von Hand/Arm möglich

• Ausgleich verringerter manueller Reichweiten von Mitarbeitern durch Roboter

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Individuelle GefährdungsbeurteilungBesonderheiten der MA-Zielgruppe berücksichtigen

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Individuelle RisikoabsicherungSicherheit mitarbeiterspezifisch gewährleisten

IMBA: Profilvergleich Bewertung Arbeitsplatz

AnforderungsprofileIMBA Hauptmerkmale Handhebelpresse MRK-Arbeitsplatz DifferenzGeneigt/Gebückt 0 1 1Rumpfbewegungen 1 2 1Armbewegungen 5 2 -3Bewegungs- und Stellungsempfinden 2 3 1Physische Ausdauer 4 3 -1Feinmotorik 3 4 1Antrieb 4 3 -1Ausdauer 5 4 -1Kontaktfähigkeit 0 1 1Mißerfolgstoleranz 2 3 1Teamarbeit 0 2 2Verantwortung 3 4 1

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Individualisierung der Mensch-Roboter-KollaborationBehinderungsarten in der Belegschaft der ISAK gGmbH

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Der Mensch: Schwerbehinderte ProduktionsmitarbeiterBehinderungsarten und Personas

Hr. Hemidi Hr. Wegner Fr. HerzogFr. Bäumler

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Individualisierung der Mensch-Roboter-KollaborationFiktive Personas

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Partizipative Workshops mit SchwerbehindertenInformation, Fragen, Erwartungen zum zukünftigen Robotik-Arbeitsplatz

Erläuterung mit Videos

• Was ist Industrie 4.0?

• Wie arbeitet man mit einem Roboter zusammen?

• An welchen Arbeitsplatz bei ISAK kommt der Roboter?

• Wie sieht der Arbeitsplatz mit dem Roboter dann aus?

Evaluation

• Fragebogen: Bewertung Handhebelpresse= IST-Arbeitsplatz

• Erwartungen und Befürchtungen

Begehung MRK-Arbeitsplatz in virtueller Realität

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Mensch-Zentrierung der Arbeitsplätze

Technik-Zentrierung der Arbeitsplätze

Hoch

Niedrig

HochNiedrig

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Mensch-Zentrierung der Arbeitsplätze

Technik-Zentrierung der Arbeitsplätze

Hoch

Niedrig

HochNiedrig

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Zukunftsszenarien: Mensch-Roboter-Kooperation 2030Ausschnitt: Individualisierte Robotik-Unterstützung für Schwerbehinderte

Automatische Anpassung der Robotik an mitarbeiter-spezifischen Unterstützungsbedarf

• Ergonomische Anpassung

• Flexible Werkzeuge und Hilfsmittel

• Anpassung an individuelle Lern-und Leistungskurven

• Übernahme von Arbeitsschritten

• Verschiedene Arbeits-, Lern- und Therapiemodi der Robotik

• Wählbare Aufgaben

• Akzeptanzförderliches Design des Roboters

Programmierte Unterstützungsprofile

• Standardmodule je Einschränkung/ Behinderungsart und Arbeitsaufgabe

• Individualisierbar je Mitarbeiter

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Mensch-Roboter-Kollaboration menschzentriert gestaltenUnterstützungsangebot des Fraunhofer IAO

Ausgewogene Gestaltung der MRK

• Geeignete Arbeitsplätze auswählen

• Inklusion und Wirtschaftlichkeit vereinbaren

Szenarien für Arbeitsprozesse entwickeln

• Varianten von Arbeitsabläufen vergleichen

• Schneller planen mit Virtueller Realität

Arbeitswissenschaftliche Gestaltung

• Arbeitsinhalte für Mitarbeiter erhalten

• Über-/Unterforderung vermeiden

Chancen der Digitalisierung nutzen

• Neue Daten, Services und Geschäftsmodelle für das eigene Unternehmen testen

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Ansprechpartnerwww.aquias.de

Fraunhofer IAOGeschäftsfeld Dienstleistungs-und PersonalmanagementNobelstraße 1270569 Stuttgart

David KremerTel. +49 711 970-22 23Mobil +49 151-1632 7693david.kremer@iao.fraunhofer.de

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