Entwicklung und Evaluierung eines wissensbasierten Cyber-Physischen Produktionssystems zur Unterstützung industrieller Rüstprozesse unter Berücksichtigung ergonomischer und nutzerzentrierter Aspekte

Ein steigender Bedarf an kundenindividuellen Produktanforderungen bedingt eine erhöhte Anzahl von industriellen Rüstprozessen an Fertigungsmaschinen – insbesondere bei kleinen und mittelständischen Unternehmen aufgrund der vornehmlich manuell ausgeführten Rüstvorgänge.
Auf Grundlage einer umfassenden ethnographischen Studie wurde zur Unterstützung von Maschineneinrichtern im Zuge derartiger komplexer und wissensintensiver Prozesse ein auf Augmented Reality (AR) basierendes Cyber- Physisches Produktionssystem (CPPS) unter Berücksichtigung interaktions-ergonomischer und kompatibilitätsbezogener Standards entwickelt. Für eine ganzheitliche, objektive und subjekt-bezogene arbeitswissenschaftliche Analyse zum Umgang mit AR-basierten CPPS am Beispiel von Rüstvorgängen an Umform- bzw. Biegemaschinen wurden zusätzlich zu einer Gefährdungsbeurteilung des Arbeitsprozesses ergonomische Teilstudien zur vergleichenden Untersuchung einer instruktionsgestützten Arbeitsausführung mithilfe der Mixed-Reality-Datenbrille Microsoft® „HoloLens“ und einer papierbasierten Arbeitsanweisung durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigen, dass muskuläre Ermüdungserscheinungen des Hals-Nacken-Schulter-Bereiches in Folge der Nutzung der HoloLens zwar möglich, in Bezug auf den Realkontext jedoch durch einen geringen Beanspruchungsgrad unwahrscheinlich sind. Ein an den Auflagestellen der Datenbrille feststellbarer signifikanter Temperaturanstieg stellt allerdings ein potenzielles Risiko für das thermische Wohlbefinden des Anwenders dar. Eine sensorische Unterstützung manueller Rüstvorgänge gepaart mit einer einfachen System-Bedienbarkeit begünstigt einen prozesssichernden Mehrwert, eine kognitive Entlastung sowie einen Lerneffekt sowohl hinsichtlich der Arbeitsaufgabe als auch in Bezug auf den Umgang mit der Datenbrille und der Applikation. Inwieweit die Anwendung derartiger Unterstützungssysteme in der Praxis unter Berücksichtigung einer stetigen technologischen und ergonomischen Weiterentwicklung sowie einer interaktionsbezogenen Gewöhnung auch mittel- bis langfristig einen beanspruchungsminimalen Charakter aufweisen, ist fraglich.