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LVR-InklusionsamtTechnischer Beratungsdienst

20.09.2019 Folie 1

Robotik, Digitalisierung, Industrie 4.0, Inklusion,

……..geht das?

REHACARE 2019 O.Carouge, N. Poqué


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Ablauf

• Der TBD des LVR• Was ist Industrie 4.0, Digitalisierung und Robotik• Beispiel Produktion• Beispiel Büro• Beispiel Roboter• Die Zukunft – Bionik• Resumee


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Der TBD des LVR

LVR-IntegrationsamtTechnischer Beratungsdienst

Technischer BeratungsDienst (TBD)

Wer ist der TBD?

Was macht der TBD?

Wie erreicht man den TBD?


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Marco Wilmsen Bauingenieur

Michael HenkelTGA-Ingenier

Wolfgang Fischbach Maschinenbau-ingenieur

Sabine StangeElektroingenieurin

Susan StraßenburgErgoingenieurin

Frederike Orendi Architektin

Norbert Poqué Ingenieur für Produktionstechnik

Abteilungsleitung

Volker Boeckenbrink

Chemieingenieur

Mitarbeiter: Technischer Beratungsdienst

Cathleen EbbinghausMaschinnenbau-ingenieurin

Oliver CarougeMaschinenbauingenieur

Delphine BadaruPhotoingenieurin


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Behinderungsgerechte Arbeitsgestaltung

Umgestaltung des Arbeitsplatzes zur Anpassung an

die Behinderung des Mitarbeiters

Neugestaltung des Arbeitsplatzes bei Umsetzung

des Mitarbeiters

Neugestaltung des Arbeitsplatzes bei Neueinstellung

eines Mitarbeiters

Was macht der Technische Beratungsdienst?


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Arbeitsmittel Arbeitsgegenstand

Mensch

Arbeitsraum >>> Arbeitsplatz-Arbeitsstätte

Umgebungseinflüsse

Arbeitsumfeld, soziales Umfeld

Material

Energie

Information

Ergebnis

Qualität

Quantität


Belastungen am Arbeitsplatz

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Schall · Lärm

VibrationenErschütterungen

LichtBeleuchtung

Gefahrstoffe

weitere Gefährdungen

psychischeBelastungen


Klima

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Psychische Belastungen

Psychische Ermüdung

Überforderung Überbelastung

Erschöpfung nach hoher Dauerbelastung

Monotonie

Zustand herabgesetzter Aktivierung nach länger andauernden, einförmigen Wiederholungstätigkeiten

Psychische Sättigung

Gefühl des „auf der Stelle Tretens“ oder „nicht weiter Kommens“

Fehlende Sinnhaftigkeit

Stress

Bedrohungszustand durch individuelle Ziele

Objektive Überforderung



- Zwangshaltungen bei der Arbeit

- einseitige Bewegungsabläufe

- Lärm durch umliegende Maschinen und Anlagen

- Klimawechsel

- Arbeiten an stark verschmutzten Teilen

- Beeinträchtigungen durch Geruchsbelästigungen wie z.B.:

Dämpfe, Kleber, Lacke usw.

- Termin und Zeitdruck


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Forts. Behinderungsgerechte Arbeitsplatzgestaltung

Empfehlungen von technischen Arbeitshilfen

Prüfung der Notwendigkeit einer Maßnahme

Kostenprüfung


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Behinderungsgerechte Gestaltung der Arbeitsstätte

Barrierefreie Gestaltung nach DIN 18040

Äußere Erschließung

Innere Erschließung

Sanitäre Anlagen

Alarmierung und Evakuierung

Seminare zu Ergonomie

LVR-IntegrationsamtTechnischer Beratungsdienst

Bestehendes Arbeitsverhältnis Neueinstellung

Örtliche Fachstelle

LVR-Inklusionsamt Begleitende Hilfe

LVR-Inklusionsamt Technischer Beratungsdienst

Service-Telefon0221 / 809 -4431

Technische Frage

Fachberater der Kammern (beratende Funktion)


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Was ist Industrie 4.0, Digitalisierung und Robotik


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„Die Zukunft kann man am besten voraussagen, wenn man sie selbst gestaltet“

Alan Kay


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Die Stufen der Industrialisierung

1. 2. 3. 4.


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In der Industrie 4.0 werden die Datender Energieträger sein

vdi-nachrichten


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Mittels 3 D- Druckern wird es in Zukunft möglich sein einbaufertige Komponenten

weltweit ausdrucken zu lassen- Aufwendungen für Transport und Logistik- dazu die

lästigen Wartezeiten- werden dann zu einem unnötigen Ärgernis. Was man bisher nur

von Texten, Grafiken und Fotos kannte, funktioniert auch mit dreidimensionalen

Gegenständen. Die Maschine (M280) fertigt auch Einzelstücke. Dazu benötigt sie weder

teure Gussformen noch Spezialwerkzeuge. Ihrem Laser genügt eine Computerdatei, um

zu wissen, an welchen Stellen sie das Metallpulver schmelzen soll.

(Brrrt, ssst, fertig , Die Zeit 4.10.2012)

„Güter werden teil- und kopierbar,

Grenzkosten= Null“

Prof. Frank Schönefeld, T- Systems


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„Bereits 2020, so Marktbeobachter werden sich mehr Maschinen über Mobilfunknetze unterhalten als Menschen“

(Geschwätzige Maschinen steigern den Umsatz, Welt Meister Magazin, VDI 1/2013)


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Eine barrierfrei zugängliche Umwelt ist für

etwa 10% der Bevölkerung zwingend

erforderlich, für etwa 30 -40% notwendig und

für 100% komfortabel und ein

Qualitätsmerkmal.

vgl. Krajewski, C: Von Barrierefreiheit zum Design für Alle Erfahrung aus Forschung und Praxis, Seite 12


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autonome Geräte und Fahrzeuge

3D Druck

Einsatz von Robotern

Assistenz Systeme

Umfeldsteuerung / Wohnraumsteuerung

neue technische Hilfsmittel

Die Megatrends der Industrie 4.0


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https://www.iit.it/cache/widgetkit/gallery/121/4369-bd0076f9e9.jpg

Soft Robotics / Schnittstelle Mensch – Maschine


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Roboter arbeiten nicht länger hinter Gittern(vdi-nachrichten 27.03.2015)

Ist Zukunft


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Hilfsmittel erobern unseren Körper

Implantat gegen Epilepsie

Mess- und Warngerätbei Diabetis

neue technische Hilfsmittel


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Exoskelett (Quelle: Festo)


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Bionische Hand (Quelle: engadget.com.de)


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Exoskelett (Quelle: Frauenhofer)


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Entwicklungen als Chance !?

Steve Jobs stellte das iPhone am 9. Januar 2007

auf der Macworld Conference in San Fransico

vor.

9. Januar 2007


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Quelle: www.segway.com. Quelle: www.gennymobility.com


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Quelle: www.faz.net/


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Quelle: www.noonee.com


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Quelle: www.dlr.de

Servicerobotik für Menschen in Lebenssituationen mit Einschränkungen


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Ziel:

Ziel der Planung ist es, eine Produktionslinie zu gestalten, die den

Ansprüchen an ein „Design for All“ entspricht. Neben den

ergonomischen Grundlagen sollen adaptive Technologien die Arbeits-und

Prozessschritte unterstützen. Mittels Einsatz der jüngsten

behinderungskompensierenden Technologien sollen Arbeitsplätze so

gestaltet werden, dass Menschen mit verschiedensten Behinderungen

und Beeinträchtigungen dort produktiv beschäftigt werden können. Die

Selbstständigkeit erhöhen bzw. die Arbeit ohne fremde Hilfe

auszuführen, steht im Vordergrund der Planung.

Ein Arbeitsplatz für Alle ?


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Verschiedene Arten von Datenbrillen

Quelle: https://picavi.com/


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Quelle: www.microsoft.com


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Quelle: www.oculus.com


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Definitionsversuche:

Quelle: Definition Tree, Dr. Carsten Brausch


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Rangfolge Schutzmaßnahmen

Das S T O P Modell

S ubstitionWenn die Substitution zumutbar ist, hat diese Vorrang

T echnische Schutzmaßnahmen (Kollektivschutz)Technische Maßnahmen haben grundsätzlich Vorrang vor organisatorischen und persönlichen Schutzmaßnahmen

O rganisatorsiche Schutzmaßnahmenhäufig in Verbindung mit technischen und Persönlichen Schutzmaßnahmen

P ersönliche Schutzmaßnahmen (Individualschutz)dazu gehören neben der PSA auch Schulungen und Belehrungen


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Beispiel Produktion


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Ziel:Ziel der Planung ist es eine Produktionslinie zu gestalten, welche den Ansprüchen eine „Design for All“ entspricht. Neben den ergonomischen Grundlagen sollen adaptive Technologien die Arbeits-und Prozessschritte unterstützen. Mittels Einsatz der jüngsten behinderungskompensierenden Technologien sollen Arbeitsplätze der Werkstatt so gestaltet werden, dass Menschen mit dem verschiedensten Behinderungen und Beeinträchtigungen dort produktiv beschäftigt werden können. Die Selbstständigkeit der Beschäftigten ohne fremde Hilfe ihre Arbeit zu erledigen steht im Vordergrund der Planung.


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Produktions- und Prozessgestaltung:

Abgebildet wird ein klassischer Montagearbeitsplatz besteht aus den Arbeitsinseln:

Lager- Montagearbeitsplatz-Ablage/ Kommissionierung-VerpackungDie Arbeitsplätze sollen so gestaltet werden, dass alle Arbeiten möglichst kraftlos in angenehmer Körperhaltung erfolgen können. Sämtliche Informations- und kommunikationsformen werden im „-Sinne Prinzip“ abgebildet- Die Arbeitsstätte ist barrierefrei gestaltet. Beleuchtung und Schallschutz finden eine besondere Beachtung. Die Möglichkeit der Beschäftigung eines Rollstuhlfahrers fordert ein entsprechendes barrierefreies WC.

In der beiliegenden Präsentation wird das Konzept erläutert und die entsprechenden Technologien entsprechend der möglichen Zielgruppen dargestellt. Die Produkte werden mit Herstellerquellen benannt.


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Mon

tage-

arbei

tspla

tz

Mon

tage-

arbei

tspla

tz

Mon

tage-

arbei

tspla

tz

Übersicht Schematisch

Versand

Mon

tage-

arbei

tspla

tz

RohmatetrialLeergut

Abla

ge/

Kom

mis

sionie

rung

Ver

pac

kung

Anlieferung

Lager

12 3

T


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1 - Lager

1 2

3

4

1 Scannen Auftrag

2 Scannen Produkt

3 Entnahme

4 Transport


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2a - Montagearbeitsplatz Ausstattung

a

a.)Elektrisch höhenverstellbarer Tisch

b)Stuhl

c)Sitz/Stehhilfe

d.)Automatischer Transport

b cd

Arbeitshaltung

-Stehend- Sitzen- Angelehnt- Liegend

möglich


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© Aventics


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2.1 - Montagearbeitsplatz „Schlauer Tisch“

Die Farbkennung der Entnahmen werden der richtigen Folge entsprechend markiert.

Fehlentnahmen werden vermieden

Verschiedene Produkte sind gleichzeitig möglich

Farbliche Kennzeichnung erfolgt via Beamer


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Wie 2.1

Die farbliche Kennzeichnung erfolgt virtuell durch die Nutzung der Datenbrille

Hier können auch Menschen mit Sehbehinderung eingesetzt werden.


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© picaviSee Through©PCMAG

Look Around©Team GmbH


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© picavi

Mittels der Datenbrille werden die erforderlichen Informationen projektziert und gegebenenfalls in Bilder dargestellt.


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© Metro

Dieses System ermöglicht schwerstsehbehinderten und Blinden Menschen den Einsatz in der Logistik

Die Notwendigen Informationen erfolgen in Sprache


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T - Transport

Es gibt in zahlreiche Möglichkeiten für den innerbetrieblichen Transport. Diese gehen vom manuell geführten Hubwagen über Rollen und Plattenbänder bis hin zu automatischen semi-intelligenten Möglichkeiten (zB. autonome Stapler).

Rollenband Plattenband Expresso Lift2Move

Fahrerloses System©Jungheinrich

Fahrerloses System Weasel©SSI Schaefer


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Beispiel Büro


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Universellere Arbeitsplatz ohne Papierdokumentation Altwork

Qielle: www.altwork.com

Altwork Stationermöglicht die Bildschirmarbeit in allen Positionen. Ablage für Akten ist nicht vorhanden jedoch für einen rein elektronischen Ablauf geeignet


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Einsatzmöglichkeiten MultiTouch Table

Präsentation für bis zu 8 Personen

digital gestützte Verkaufs- und Beratungsgespräche, Leadgenerierung

Indoor und Outdoor (vor Näße schützen)

Einsatz von Tangibles (Objekterkennung)

Anwendungsbereiche MultiTouch Table:

Messe, Showroom, Point of Sale, Event, Kliniken, Praxis, Kanzlei, Center, Hotel, Bar, Lounge, Club, Foyer, Museum, Promotion Kampagnen, Architektur und Design, Immobilien, Kids Entertainment

Multitouchtisch

Quelle: www.touchwert.de/touch-table-prime/


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Interaktive Wände und Fenster

Darstellung von Informationen sowie interaktive Manipulation

Auch zur Raumgestaltung nutzbar

Quelle: www.vertigo-systems.de


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Multitouchfähige Tische, Wände und Presenter

Quelle: www.u-touch.co.uk


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SCAD Museum of Art - Table

Multitouchfähig und durch Gesten steuerbar

Quelle: www.pentagram.com


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Das LED – Problem

Durch den hohen Blauanteil bei hellweissen LED kann es zu einer Makuladegenerations führen

https://www.ndr.de/ratgeber/gesundheit/LED-Lampen-foerdern-Makuladegeneration,led266.html

https://www.dguv.de/medien/fb-verwaltung/documents/stellungn_led.pdf

https://mitralicht.de/led-monitor/

Dies wird wohl zu einem schnellen Ersatz durch OLED (AMOLED) Monitoren führen sobald sie vorhanden sind


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Aufbau einer organischen Leuchtdiode„Bei den OLEDs gibt es eine Reihe von dünnen Schichten, an die eine kleine Spannung von vielleicht fünf Volt angelegt wird. Und diese Schichtenaufbauten sind relativ kompliziert, aber man kann es einfach darstellen. Wir haben eine Anode und eine Kathode und in der Mitte einige Funktionsschichten. Und von der Kathode werden Elektronen in Richtung Anode transportiert und von der Anode werden Löcher – das sind positive Ladungsträger – in Richtung Kathode transportiert. In der Mitte treffen sich Loch und Elektron und können zur Anregung von Molekülen führen. Und diese Moleküle können leuchten.“

OLED AufbauSubstrat, Anode, Kathode und organische Schichten (Transport-und Emissionsschicht)


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Curved Display


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Wordpress etc


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Das Arbeitsumfeld wird sich massiv ändern

•Weg vom Büro wie wir es kennen•Shared Desktop•Home-Office mit Anwesendheitstagen•Home-Office mit Videokonefrenzen•???????


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Schnelles InternetCTI – TelefonieVPN-Tunnel / VerschlüsselungEntsprechende Server (z.Zt. Citrix)

Bis auf CTI und schnelles Internet vorhanden


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Von der Videokonferenz ………

zur Holo-Konferenz………


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Beispiel Roboter


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Mensch Roboter Kollaboration

Definition des Roboters:

Ein Industrieroboter (IR, auch: Industrieller Manipulator) ist eine universelle, programmierbare Maschine zur Handhabung, Montage oder Bearbeitung von Werkstücken. Diese Roboter sind für den Einsatz im industriellen Umfeld konzipiert (z. B. Automobilfertigung) und wurden im Zuge der Automation von Fertigungsprozessen entwickelt und eingesetzt.


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Eigenschaften eines zur Kollaboration fähigen Roboters:

Damit es zu einer Kollaboration von Mensch und Roboter kommen kann, muss eine

Gefährdung des Menschen ausgeschlossen werden.


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Wie wird mittels der Sensorik des Roboters die Fähigkeitzur Kollaboration sichergestellt und so eine Gefährdung des

Menschen ausgeschlossen?

Grundsätzlich finden 2 Verfahren Anwendung:


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1. Der Roboter erkennt den Menschen in seinem Umfeld aufgrund physikalischer Veränderungen schon vor einer Kollision. Hier der APAS der Robert Bosch GmbH


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2. Dem Roboter wird ein Arbeitsbereich und ein Kollaborationsbereich zugewiesen. Im Arbeitsbereich werden höhere Verfahrens-geschwindigkeiten und größere Kräfte gefahren als im Bereich der Kollaboration. Kommt es im Kollaborationsbereich zu einer Kollision, so erfolgt diese mit festgelegten, geringen Geschwindigkeiten und führen bei übersteigen einer Grenzkraft zum Abschalten des Roboters.


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Welche Typen von Robotern kommen zu Einsatz?

In der Regel kommen Leichtbauroboter zum Einsatz!


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Der mögliche Einsatz dieser kollaborationsfähigen Leichtbauroboter liegt z.B. in der Linienfertigung der

KFZ Industrie.

Eine solche Anwendung soll hier kurz angerissen werden.


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Arbeitsplatz Motorenfertigung in Linie (ehemals Fließband)

innerhalb des Arbeitstaktes müssen am Motorblock 2 Anbauteile mit einer Einpresskraft von ca. 4 KG händisch eingepresst werden um diese im Folgeschritt mittels elektrischen Drehmoment Schraubers mit 6 Schrauben zu befestigen.


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Diese im Zuge einer Schicht sehr oft auszuführende Arbeitwurde analysiert.

Im Ergebnis wurde eine mögliche Überlastung des Mitarbeitersdurch das händische Einpressen der Anbauteile erkannt.

Dieser Teil der Arbeit soll nun durch einen kollaborierendenRoboter erledigt werden.


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Ergebnis der Umgestaltung:

Das Risiko einer Überbeanspruchung des Mitarbeiters wurde abgewendet.

Der schwerbehinderte Mitarbeiter kann auch weiterhin seinen Arbeitsplatz besetzen.

Da nun lediglich die Verschraubung der Teile zur Aufgabe gehört, verbleibt eine längere Erholungszeit.


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Schematische Darstellung des Arbeitsplatzes nach der Umgestaltung:


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Wo liegt der Unterschied zwischen Kooperation und Kollaboration:

Im Allgemeinen liegt der Hauptunterschied der beiden Begrifflichkeiten in der Art der Zusammenarbeit von Mensch und Roboter. Wird in einem ersten Schritt ein zu montierendes Teil durch den Roboter ergriffen und an z.B. den Motor eines Autos montiert und in einem zweiten Schritt wird ein zweites Teil durch den Menschen montiert, ohne dass sich eine Schnittmenge der Greifräume ergibt so spricht man von einer Kooperation. Vereinfacht gesagt wird der zu montierende Motor zwar von Mensch und Roboter gemeinsam aber eben nacheinander montiert.


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Mögliches Einsatzszenario:Der mögliche Einsatz dieser kollaborationsfähigen Leichtbauroboter liegt z.B. in der Linienfertigung der KFZ Industrie. Eine solche Anwendung soll hier kurz angerissen werden. Die Aufgabenstellung des Mitarbeiters liegt vor der Umgestaltung des Arbeitsplatzesdarin, zwei Motoranbauteile mittels eines Beölers mit einer Ölschicht zur Erleichterung der Montage zu versehen. Der Beöler ist auf der rechten Seite des Arbeitsplatzes verortet. Nachdem dies geschehen ist, muss der Mitarbeiter die vorbereiteten Teil mit einer Kraft von ca. 4 Kg in den Motorblock händisch einpressen. Im letzten Schritt werden die eingepressten Teile mittels elektr. Drehmomentschraubers händisch verschraubt.


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Schematische Darstellung des Arbeitsplatzes vor der Umgestaltung:


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Nach der Umgestaltung des Arbeitsplatzes fällt das Einpressen der Anbauteile für den Mitarbeiter weg und wird durch den Roboter vollzogen. Der Mitarbeiter stellt jetzt lediglich die beölten Anbauteile für den Roboter bereit, der sich Diese aus dem Beölergreift um sie dann in den Motorblock einzupressen. Der leichtere Teilschritt des Verschraubens bleibt weiter Aufgabe des Werkers.


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Schematische Darstellung des Arbeitsplatzes vor der Umgestaltung:


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Die Zukunft – Bionik


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Bionisches Auge

Quelle: Bionic Institut

Neue Technologien ergeben auch neue Möglichkeiten


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Nächstes Ziel ist eine deutlich verbesserte Auflösung

Quelle: allaboutvision.com

Es gibt zurzeit drei Systeme:- Argus II aus den USA- Alpha-AMS aus Deutschland- IRIS V2 aus rankreich


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Bionische Hand

Ansteuerung:- via App- via Muskelimpulse- via Nervenimpulse- via Gehirnimpilse

Quelle: Ottobock.de


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Organe bionisch oder naturell

Quelle: © 2019 Dvir et al./ Advanced Science/ Wiley

Die Möglichkeiten werden immer mehr:

- Kunstherz- Herz aus Drucker


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Quelle: Netflix/Screengrab

Quelle: BBC – Doctor Who

Werden wir zu - Borgs- Cyberman- Androiden ?


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Resumee


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Danke für Ihre Aufmerksamkeit

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