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Angaben zum Forschungsprojekt

AQUIAS - Teilhabe durch Robotik

TEILHABE DURCH ROBOTIK - Zusammenarbeit mit Robotern für schwer- und nicht behinderte Produktionsmitarbeiter attraktiv gestalten:
Der Einzug der Roboter in die Produktionshallen deutscher Unternehmen ist bereits in vollem Gange. Doch wie kann die Arbeitsteilung zwischen Mensch und Roboter so gestaltet werden, dass Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter attraktive Aufgaben erhalten? Das Projekt AQUIAS zeigt Ansätze, wie die Arbeitsqualität für schwer- und nicht behinderte Produktionsmitarbeiter gesichert werden kann. Die neue Dimension der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter ist nur wenige Zentimeter groß: Hochgenaue Sensoren der neuesten Generation bremsen den Arm moderner Produktionsassistenten ab, wenn sich ihnen ein Mensch nähert. Das passiert so schnell und zuverlässig, dass der sonst übliche Schutzzaun zum Roboter entfallen kann. Diese Sicherheit macht eine enge »Hand-in-Hand«-Kooperation zwischen Mensch und Roboter möglich. Die Arbeit, die sich Mensch und Roboter zukünftig teilen, können Unternehmen damit völlig neu organisieren.

Teilhabe an attraktiver Arbeit auch für Schwerbehinderte sichern:
Um breiten Beschäftigtengruppen die Teilhabe an attraktiver Arbeit in der Mensch-Roboter-Zusammenarbeit zu erschließen, geht das Projekt AQUIAS einen besonderen Weg: Im ersten der beiden Pilotbereiche wird der mobile Produktionsassistent »APAS assistant« der Robert Bosch GmbH in der Integrationsfirma ISAK gGmbH eingesetzt. In diesem Unternehmen arbeiten schwerbehinderte Produktionsmitarbeiter mit sehr individuellen Leistungseinschränkungen in der Montage. »Ziel ist, den Roboter so spezifisch auf die Unterstützungsbedarfe der einzelnen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auszurichten, dass diese höherwertige Aufgaben bewältigen können«, erklärt David Kremer, der das Projekt auf Seiten des Fraunhofer IAO leitet. Ein Gewinn für die Mitarbeiter wie für das Integrationsunternehmen, das durch den höheren Erlös die Arbeitsplätze für seine schwerbehinderten Mitarbeiter sichern kann. Im zweiten Pilotbereich testet die Robert Bosch GmbH mit ihrem mobilen Produktionsassistenten »APAS assistant« unterschiedliche Formen der Arbeitsteilung zwischen Mensch und Roboter. So werden Übergänge der Arbeitsorganisation mit den Beteiligten entwickelt und diskutiert. Zielgruppe sind Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ohne Leistungseinschränkungen. Die Erfahrungen aus dem ersten Pilotbereich mit schwerbehinderten Mitarbeitern der Firma ISAK fließen hier ein.

Fraunhofer IAO entwirft Szenarien zukünftiger Mensch-Roboter-Zusammenarbeit:
Um die neuen Gestaltungsoptionen der Mensch-Roboter-Zusammenarbeit möglichst frühzeitig diskutieren zu können, entwickelt das Fraunhofer IAO im Projekt AQUIAS alternative Szenarien der zukünftigen Arbeitsprozesse. Durch Vergleich dieser Szenarien werden unterschiedliche Formen der Arbeitsteilung zwischen Mensch und Roboter sichtbar und können diskutiert werden. So ermöglichen die Szenarien Rückschlüsse darauf, wie sich die Arbeitsaufgaben des Menschen verändern, durch neue Aufgaben ergänzt werden oder wegfallen. Diese Veränderungen werden nach arbeitswissenschaftlichen Kriterien bewertet, um die Qualität der neu gestalteten Arbeit aus Sicht des Menschen zu ermitteln. Die Ergebnisse können Unternehmen nutzen, um attraktive Arbeitsaufgaben für die Mensch-Roboter-Zusammenarbeit zu entwickeln.

Bosch entwickelt Robotik-Schnittstellen für schwerbehinderte Produktionsmitarbeiter:
Damit schwerbehinderte Mitarbeiter von den Zukunftschancen der neuen Robotik-Lösungen profitieren können, muss die Schnittstelle zwischen Roboter und Mensch angepasst werden. Werkzeuge, Datenanzeigen und Arbeitsabläufe müssen genauso überdacht werden wie Fragen des Nutzerverhaltens und der Arbeitssicherheit. Für diese Herausforderungen entwickelt Bosch im Projekt AQUIAS Lösungen, die schwerbehinderten Mitarbeitern die Zusammenarbeit mit mobilen Produktionsassistenten ermöglichen. Aus den Ergebnissen lassen sich nicht nur Unterstützungsmöglichkeiten der Roboter für Mitarbeiter ableiten, die keine oder geringe Leistungseinschränkungen aufweisen. »In AQUIAS möchten wir von den schwerbehinderten Mitarbeitern lernen, wie die Mensch-Roboter-Interaktion verbessert werden kann. Die Anforderungen, die ein Produktionsassistent erfüllen muss, erscheinen wie durch eine Lupe vergrößert.«, so Wolfgang Pomrehn, Projektleiter bei Bosch. So profitieren langfristig auch Mitarbeiter ohne Behinderung vom erweiterten Unterstützungsangebot mobiler Produktionsassistenten, das spezifisch auf die Bedürfnisse der einzelnen Mitarbeiter angepasst werden kann.

Fraunhofer IPA erstellt Roadmap für die Vernetzung von Robotik und digitaler Produktion:
Das große Potenzial der Robotik für die Herausforderungen der Industrie 4.0 liegt vor allem im Zugewinn an Flexibilität. Besonders die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter erlaubt es, der steigenden Komplexität in der Fertigung zu begegnen. Doch die Mensch-Roboter-Kooperation stellt auch neue Anforderungen an die Vernetzung dieser Maschinen. »Damit Roboter intelligent gesteuert werden können, müssen die Daten des Produktionssystems flexibel zur Verfügung stehen«, erklärt Christian Henkel, Projektleiter auf Seiten des IPA. Für diese Aufgabe entwickelt das Institut eine Digitalisierungs-Roadmap, in der die Vernetzung der Produktions-IT schrittweise aufgezeigt wird. Die Roadmap bietet Produktionsunternehmen Orientierung für die Einbindung der Robotik in die Produktions-IT. Weiterhin wird die Anschlussfähigkeit an die Industrie 4.0 unterstützt, beispielsweise durch die Möglichkeit, weitere cyber-physische Systeme schrittweise in die digitale Fabrik zu integrieren.

ISAK leitet Robotik-Pilotbereich mit schwerbehinderten Produktionsmitarbeitern:
Deutsche Integrationsfirmen wie die ISAK sehen sich seit einigen Jahren vor erheblichen wirtschaftlichen Herausforderungen. Kundenstruktur, Produktionsaufträge und Produktanforderungen verändern sich hier inzwischen genauso schnell wie für Unternehmen, deren Belegschaft nicht überwiegend aus schwerbehinderten Mitarbeitern besteht. Um dem Kostenwettbewerb standhalten zu können, ist die Erhöhung der Wertschöpfung für die ISAK eine wichtige Strategie. »Der Einsatz des mobilen Produktionsassistenten APAS im Projekt AQUIAS bietet uns die Chance, unsere Wirtschaftlichkeit zu steigern, indem Produkte umfassender als heute bearbeitet werden. Außerdem wollen wir unseren Mitarbeitern attraktive Aufgaben in der Zusammenarbeit mit dem Produktionsassistenten anbieten«, erläutert Thomas Wenzler, Geschäftsführer der ISAK. Durch die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit werden letztlich die Arbeitsplätze der schwerbehinderten Produktionsmitarbeiter gesichert.



Beginn:

01.10.2015


Abschluss:

30.09.2018


Art:

Gefördertes Projekt


Kostenträger:


Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Förderung
Karlsruhe PTKA: Betreuung



Weitere Informationen


Abstract

AQUIAS

INCLUSION THROUGH ROBOTICS

How to make working with robots appealing for manufacturing employees, including those with severe disabilities:

Robots are already becoming widely established in German factories. But how can companies be sure to split the work between people and robots such that human workers don't lose out on the desirable tasks? An event marking the start of the AQUIAS project showcased approaches to guaranteeing quality of work for manufacturing employees, including those with severe disabilities.

The new dimension of collaboration between humans and robots can be measured in just a few centimeters: the latest generation of high-precision sensors tells the robotic arms of today's manufacturing assistants to stop whenever a person gets near. This happens so fast and so reliably that the otherwise standard safety barrier can be dispensed with. And it is this level of safety that makes it possible for people and machines to work hand in hand, in turn allowing companies to completely redesign how humans and robots can share tasks.

Guaranteeing rewarding work for people with severe disabilities too:

To make human-robot collaboration appealing and accessible for a wide range of employee groups, the AQUIAS project is pursuing an unconventional path. In the first of two pilot schemes, Robert Bosch GmbH's "APAS assistant” - a mobile manufacturing assistant - is being put to work at ISAK gGmbH, a company that gives assembly line jobs to people with all kinds of severe disabilities. "Our goal is to fine-tune the robots so that they can provide each employee with tailored support, thus enabling them to perform higher-value tasks,” explains Fraunhofer IAO project manager David Kremer. This benefits both the employees and ISAK gGmbH and allows the company to use the higher returns to secure jobs for its workforce.

For the second pilot scheme, Robert Bosch GmbH is using its APAS assistant to test various ways of dividing tasks between people and robots - that way, connections in the work organization can be discussed and developed with the relevant stakeholders. Here, the target groups are employees without disabilities; the findings from the first pilot scheme involving workers with severe disabilities from ISAK gGmbH are fed in to provide a comparison.

Fraunhofer IAO drafts scenarios for future human-robot collaboration:

To get the discussion on new ways of shaping human-robot collaboration underway as early as possible, part of Fraunhofer IAO's work on the AQUIAS project is to develop alternative scenarios for future working processes. Comparing these scenarios sheds light on the various ways labor can be divided between humans and robots and allows stakeholders to discuss them. Doing so leads to conclusions about how the tasks people perform change, are expanded to include other tasks, or become superfluous. These changes are evaluated using human factors criteria in order to review the quality of the revised ways of working from a human perspective. Companies will be able to use the findings to develop appealing tasks for human-robot collaboration.

Bosch is developing robot interfaces for production employees with severe disabilities:

If people with severe disabilities are to benefit from future opportunities opened up by new robotics solutions, the way robots and people interact needs adjusting. Reexamining tools, data displays and working processes is just as essential as answering questions relating to user behavior and workplace safety. To meet these challenges, as part of the AQUIAS project Bosch is developing solutions that enable people with severe disabilities to work with mobile manufacturing assistants. And analysis of the findings will also allow the project partners to derive ways in which robots can support employees with mild or no disabilities: "In AQUIAS, we want to learn from people with severe disabilities so we can improve human-robot interaction. What we're doing allows us to take a much closer look at just what requirements a manufacturing assistant has to fulfill,” says Bosch project manager Wolfgang Pomrehn. In the long term, this will mean employees without disabilities will also benefit from additional support from mobile manufacturing assistants - support that can be tailored to the requirements of each individual employee.

Fraunhofer IPA compiles roadmap for connecting robotics and digital production:

In facing the challenges posed by industry 4.0, the greatest potential of robotics lies in increasing flexibility. In particular, it is collaboration between humans and robots that will allow companies to keep pace with the growing complexity of manufacturing. However, human-robot collaboration also places new demands on the connectivity of machines. "To control robots intelligently, we need flexible ways of having production system data at our fingertips,” explains Fraunhofer IPA project manager Christian Henkel. To master this task, Fraunhofer IPA is developing a digitalization roadmap that charts the connectivity of manufacturing IT systems step by step. This roadmap acts as a guide that manufacturing companies can follow when integrating robots into their IT setups. It also factors in compatibility with industry 4.0, for instance by allowing scope for further cyber-physical systems to be gradually integrated into the digital factory.

ISAK is coordinating robotics pilot scheme for manufacturing employees who have severe disabilities:

ISAK is just one of Germany's inclusion companies that for years have been bearing the brunt of considerable economic challenges. At these businesses, the customer structure, production orders and product requirements have been changing just as fast as at companies where people with severe disabilities make up only a small fraction of the workforce. To hold its own against competitive pricing, ISAK employs a key strategy: increasing added value. "Using the APAS assistant within the AQUIAS project gives us the chance to increase our cost effectiveness, since it lets us cover more of the production process than we can today. We also want to offer our employees attractive tasks when working together with the mobile manufacturing assistant,” says Thomas Wenzler, managing director of ISAK gGmbH. And improving the company's profitability will serve to safeguard the jobs of manufacturing employees with severe disabilities.

The AQUIAS research project is funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) and coordinated by the PTKA Project Management Agency.


Referenznummer:

R/FO125754


Informationsstand: 23.10.2019