Ich sehe das, was du siehst

Telekooperation für Montage und Wartung

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© FKIE — 

Navigationsunterstützung über Tablet oder Smartphone macht den Informationsaustausch zwischen Experte und ausführendem Techniker erheblich effizienter.

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23. Februar 2016 — 

Wartung und Reparatur von Maschinen und Anlagen werden immer mehr zu Expertenaufgaben. Erfahrung und Wissen der Techniker vor Ort reichen vielfach nicht mehr aus, denn das Handling der vielfältigen, zunehmend komplexen Technologielösungen erfordert hochspezifisches Know-how. Techniken zur Telekooperation mit Augmented-Reality-Unterstützung erlauben künftig eine intensive Teamarbeit - auch an weit abgelegenen Orten. Tests und Studien belegen die positiven Effekte.

 

Die Erntemaschine inmitten weitläufiger Felder in Südamerika. Die Produktionsanlage, die bei einem kleinen Betrieb in einer indonesischen Kleinstadt im Einsatz ist. Hochautomatisierte Fertigungsanlagen in Kanada, Südafrika, China oder das technische Gerät eines Hilfseinsatzes in einer Krisenregion. Ähnlich global verteilt wie die Einsatzorte sind auch die Hersteller der Systeme und Subsysteme. Die inzwischen übliche »globale Werkbank« hat für die Kunden von Maschinen und Anlagen nicht nur Vorteile. Denn den Servicetechnikern vor Ort fehlt immer öfter das Detailwissen, um die Fehlerursache zu finden, Problemlösungen zu erstellen und die notwendigen Arbeiten an den Geräten schnell und zielsicher durchzuführen. Und der Einsatz eines Spezialisten, der die notwenigen Instandhaltungsarbeiten und Reparaturen ausführt, erfordert den Einsatz von Zeit und vor allem Geld. 

 

Telekooperation bringt Expertenwissen vor Ort

 

Eine Lösung des Problems ist die Telekooperation, also die internetgestützte Zusammenarbeit zwischen entfernt sitzenden Experten und den Technikern vor Ort. Wie sich das bei den Herstellern vorhandene Know-how und die Arbeit der ausführenden Kräfte am Einsatzort sinnvoll miteinander verknüpfen lässt, erprobten die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE im Rahmen der Studie »Ergonomische Gestaltung von Applikationen zur Telekooperation ErGAT« zur effizienten Gestaltung von Instandhaltungsarbeiten bei der Bundeswehr. Sie entwickelten eine Telekooperations-Plattform, die die Distanz zwischen »Wissen und Ausführung« möglichst aufhebt, so dass eine »direkte« Teamarbeit möglich wird. »Gleichzeitig gestalteten wir das System so, dass wir nicht zwangsläufig auf breitbandige Datenverbindungen angewiesen sind. Die Plattform ist so programmiert, dass die Zusammenarbeit auch dann möglich ist, wenn der Zugriff auf Dokumentationen und IT-Dienste stark eingeschränkt ist«, erläutert Dr. Alexander vom Fraunhofer FKIE.

 

Um bei der Telekooperation die Zusammenarbeit möglichst nachvollziehbar zu gestalten, setzen die Forscher insbesondere auf Technologien der Augmented-Reality (AR): Der Techniker an der Maschine nutzt dafür entweder ein Tablet oder ein Head-Mounted-Display. Parallel dazu können sie sich über einen Akustikkanal austauschen, um zu besprechen, was wie zu tun ist. 

 

Nutzen von Viewpoint-Informationen

 

Die komplette Übertragung der visuellen Informationen von Tabletkamera oder Datenbrille zum Experten würde allerdings zu viel Bandbreite kosten. Die Forscher setzen daher eine intelligente Bildverarbeitung auf dem Mobilgerät ein. Sie ermittelt datensparsame, aber aussagekräftige »Viewpoint-Informationen«. Die Übertragung dieser wenigen Daten reicht aus, um dem Experten an seinem Bildschirm ein CAD-Modell der Maschine exakt in derselben Perspektive anzuzeigen, wie sie der Techniker vor Ort gerade sieht. »Ohne die komplette Videoinformation zu übertragen, ist es so dennoch möglich, dass sich beide Teampartner sozusagen ein Augenpaar teilen. Bei ihrem Gespräch können sie sich damit voll auf ihre eigentlich Aufgabe konzentrieren. Umständliche Erklärungen und Nachfragen, wo sich ein zu bearbeitendes Bauteil genau befindet, sind nicht mehr nötig«, sagt Alexander. Parallele Praxistests belegten, dass Versuchsteilnehmer mit dieser optischen Navigationshilfe deutlich mehr Aufgaben abschließen konnten als ohne AR-unterstütze Telekooperation. In den praktischen Tests zeigte sich, dass intelligenter Augmented Reality-Einsatz insbesondere bei der Ausführung komplexer Instandhaltungsaufgaben einen Mehrwert bietet.

 

Smarte Sinne im Härtetest

 

Die direkteste Art der Unterstützung während der Ausführung von Arbeiten bietet das Tragen einer Datenbrille. Ob sich daraus für den Arbeiter auch Nachteile oder zusätzliche Belastungen ergeben, wenn er solch ein System ununterbrochen über mehrere Stunden benutzt, untersuchten die Forscher des Fraunhofer FKIE in einer zweiten Studie im Auftrag der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA). Die Aufgabe, die sie den Versuchsteilnehmern dabei stellten war anspruchsvoll: Ohne spezielles technisches Vorwissen sollten sie über einen Zeitraum von fünf bis sechs Stunden angeleitet durch AR-Einblendungen der Datenbrille einen Kfz-Motor zerlegen und wieder zusammenbauen. »Ein wichtiges Ergebnis der Tests war, dass die Versuchsteilnehmer dies tatsächlich geschafft haben. Dies bestätigte uns nochmals den Mehrwert, der sich durch den Einsatz von Datenbrillen im industriellen Kontext erzielen lässt«, so Alexander. Positiv seien die Tests zudem in puncto Ergonomie ausgefallen. Auch bei mehrstündigem Tragen der Systeme kam es zu keinen signifikanten zusätzlichen Belastungen des Bewegungsapparates, etwa der Nackenwirbel oder negative Auswirkungen auf das Sehverhalten. 

 

Im Detail gibt es aus ergonomischer Sicht dennoch eine Reihe von Aspekten, die bei der Auswahl und dem Einsatz von Head-Mounted-Displays für den Arbeitsplatz berücksichtigt werden sollten. Die verwendeten Datenbrillen sollten zum Beispiel in ihrer Gewichtsverteilung möglichst ausgeglichen sein und einen hohen Tragekomfort haben. Und sie müssen für den Einsatzbereich richtig kalibriert werden. Im Rahmen der Studie entwickelten die Forscher einen detaillierten Katalog mit Handlungsanweisungen und Empfehlungen, die für die Einsatzplanung der Systeme relevant sind. Diese umfassen nicht nur die Technik selbst, sondern geben auch Handlungsanweisungen für die Gestaltung der Arbeitsprozesse. Weil sich bei der Arbeit mit Datenbrille beispielsweise der widerholte Blick auf bereitgelegte Papierdokumente oder einen neben dem Arbeitsplatz stehenden Display erübrigt, bewegt sich der Arbeiter weit weniger. Eine zu statische Haltung führt aber zu körperlicher Belastung, der mit geeigneten Pausenregelungen entgegengewirkt werden muss. (stw)

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