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Projekte

INCLUSIVE

Smart and Adaptive Interfaces for INCLUSIVE Work Environment

01.10.2016 - 31.05.2021

Kurzbeschreibung

Moderne Produktionssysteme werden immer komplexer, da immer höhere Anforderungen an eine schnelle Produktionsrate bei hoher Qualität und Flexibilität gestellt werden. Trotz des hohen Automatisierungsgrades von Maschinen und Robotern steht der Mensch weiterhin im Mittelpunkt der Fertigung, da er die Steuerung und Überwachung der Produktionsprozesse übernimmt. Der Mensch interagiert mit Maschinen und Robotern über Mensch-Maschine-Schnittstellen (MMIs), die durch die Implementierung neuer Funktionen im Produktionssystem eine Vielzahl von möglichen Betriebsarten und Befehlen beinhalten. In diesem Szenario haben menschliche Bediener oftmals Schwierigkeiten, effizient mit der Maschine zu interagieren. Dies gilt insbesondere für Arbeitnehmer mittleren Alters, die sich in der Interaktion mit einem komplexen computergestützten System unwohl fühlen, oder junge unerfahrene oder leistungsgewandete Menschen, die Schwierigkeiten mit der Nutzung solcher Systeme haben. Ein Ansatz, die Benutzung komplexer Produktionssysteme zu verbessern, ist ein Paradigmenwechsel vom "Lernen, die Maschine zu bedienen" zum "Anpassen der Maschine an die menschlichen Fähigkeiten". Diese Thematik adressierend, ist der Forschungsgegenstand des Projektes, neue Konzepte der Interaktion zwischen Mensch und Maschine zu entwickeln, welche auf ergonomischen Konzepten der Informationsverarbeitung basieren. Dies wird realisiert, indem die MMS sich an die Eigenschaften des Nutzers anpasst und seine individuellen Fähigkeiten und Fertigkeiten berücksichtigt sowie eine Trainingsplattform bereitstellt, um ihn bei der eigenverantwortlichen Maschinenbedienung zu unterstützen.

Das Projekt sieht während der Implementierungsphase 3 industrielle Partner innerhalb Europa als Anwendungsfälle vor, welche in einem hoch automatisierten Betrieb arbeiten und den Einsatzbereich für eine solche HMI-Schnittstelle darstellen:

  • Anwendungsfall 1: Holzbearbeitungsmaschine für kleine Handwerksbetriebe, die typischerweise von älteren Mitarbeitern geführt werden.
  • Anwendungsfall 2: Automatisierte Roboterzelle, die meist manuell zum Biegen von Platten betrieben wird und in Unternehmen in Entwicklungsländern eingesetzt wird, und
  • Anwendungsfall 3: Industrieanlage zur Flaschenabfüllung und Etikettierung

Ziele

Die Zielsetzung des Projektes besteht darin, eine integrative Arbeitsumgebung zu schaffen welche eine hohe Mitarbeiterakzeptanz und Produktivität für neue hochautomatisierte Produktionssysteme gewährleistet. Im Rahmen des INCLUSIVE Projektes soll eine innovative adaptive Mensch-Maschine-Schnittstelle entwickelt werden, welche flexibel auf die verschiedenen Fähigkeiten der Nutzer reagiert und mögliche Einschränkung kompensiert, um die vorhandenen Fähigkeiten der Nutzer optimal auszunutzen. Es soll ein System entwickelt werden, welches während der Bedienung von Maschinen die mentale Beanspruchung eines Anwenders in Echtzeit erfasst und anhand eines definierten Anstrengungsniveaus bewertet. Dieses System muss sich sowohl an die verschiedenen Produktionsprozesse, als auch die Belastung des Mitarbeiters anpassen können, um auch in kritischen Momenten Unterstützung leisten zu können. Weiterhin soll das System auch in der Lage sein, Nutzer mit weniger Erfahrung zu unterstützen und vor allem auch in dem Umgang mit komplexen, automatisierten Aufgaben zu schulen.

Vorgehen

Das INCLUSIVE System besteht aus drei interaktiven Säulen: Measure, Adapt und Teach. Die erste Säule adressiert die Erfassung der Nutzereigenschaften und deren Grenzen bei der Verarbeitung von Informationen, die durch die Mensch-Maschine-Schnittstelle und die mentale Beanspruchung während der Mensch-Maschine-Interaktion hervorgerufen werden. Zudem wird auch eine Analyse anhand von Spracheingaben durchgeführt, welche Tonlagen in der Stimme als Indikator für Emotionen bewerten soll. Diese Ermittelten Parameter dienen als Grundlage für das adaptive System, welches ich in einem zweiten Schritt an das erfasste Nutzerprofil anpasst, indem die Informationen z.B. in Größe, Art und Dichte auf dem Bediengerät anpasst und Interaktionshilfen gestellt werden. Schließlich stellt das System jedem Anwender eine individuelle Trainingsplattform zur Verfügung, zum Beispiel zur Unterstützung ungelernter oder unerfahrener Anwender. Der Nutzen dieses Ansatzes besteht nicht nur darin, die Fähigkeiten des Mitarbeiters zuerfassen, sondern auch darin, Anleitung zu geben, um die für die Erfüllung der Aufgabe erforderlichen Interaktionsfähigkeiten zu erlernen. Dadurch kann die Leistungsfähigkeit von z.B. älteren, leistungsgewandelten oder ungelernten Bedienern verbessert und deren Einschränkungen ausgeglichen werden.