Projekte

Assist to Produce - A2P

Framework zur Industrialisierung adaptiver Assistenzsysteme in der Produktion

Projektziele und Herangehensweise

Adaptive Assistenztechnologien für industrielle Anwendungen besitzen nachweislich positive Auswirkungen auf Produktivität, Fehlerquote sowie physische und psychische Belastung der MitarbeiterInnen. Trotz dieser Vorteile ist die Durchdringung in der Industrie bislang nicht über den prototypischen Einsatz in Teilbereichen hinausgekommen. Gründe dafür sind der hohe Entwicklungsaufwand, kostspielige Anpassungen, eine ineffiziente Mensch-Maschine-Interaktion sowie die Notwendigkeit eines datenschutzkonformen und sicheren Datenmanagements. A2P (Assist to Produce) knüpft an die eingeführten Herausforderungen an und adressiert die Entwicklung eines Frameworks für adaptive physische und digitale Assistenzsysteme durch Aktivitätserkennung. Als Basis dienen offene Datensätze zur Erkennung industrieller Tätigkeiten mittels neuronaler Netzwerke und zur Identifizierung von Arbeitsschritten mit potenziellem Unterstützungsbedarf. Weiters schafft das Projekt die Grundlage für einen nachhaltigen Schutz der Privatsphäre in Produktionssystemen, indem bestehende Techniken zur Anonymisierung privater oder sensibler Daten sowie zum sicheren, firmenübergreifenden Training von KI mittels Federated Learning in industriellen Bereichen eingesetzt werden.

Laufzeit und Konsortium

01.05.2022 – 30.04.2025

TU Wien, Institut für Managementwissenschaften, Forschungsgruppe Mensch-Maschine-Interaktionhttps://www.tuwien.at/mwbw/im/mmi

Infineon Technologies Austria AG https://www.infineon.com/cms/austria/de/

MICADO AUTOMATION GmbH www.micado-automation.at

Siemens Aktiengesellschaft Österreich https://new.siemens.com/at/de/unternehmen/themenfelder/innovation-labs/digilab-wien.html

Siemens Mobility Austria GmbH https://www.mobility.siemens.com/at/de.html

Universität Innsbruck, Institut für Mechatronik, Professur für Fertigungstechnik https://www.uibk.ac.at/mechatronik/fertigungstechnik/

ExoExpert - Wissensbasierte Planung für den Einsatz von Exoskeletten

Motivation 

Die Kooperation von Mensch und Technik, beispielsweise in der Arbeitswelt, hat sich in den letzten Jahren intensiviert. Als ein Ansatz zur Unterstützung menschlicher Arbeit haben sich Exoskelette zunehmend als geeignete Unterstützungstechnologie in der Industrie herauskristallisiert. Je nach Produktionsszenario eignen sich Exoskelette zur Unterstützung von Arbeitern, indem entweder Bewegungen erleichtert bzw. ergänzt oder Haltungen stabilisieren werden. Unterstützende Methoden oder Werkzeuge zur simulationsbasierten Auswahl und Anpassung von Exoskeletten existieren bisher jedoch nur für einzelne Aspekte.  

Zielsetzung 

Aufgrund fehlender Erkenntnisse und Modelle zur detaillierten und ganzheitlichen Simulation von Exoskeletten in manuellen Produktionsszenarien, beispielsweise hinsichtlich dynamischer und kinematischer Aspekte, besteht Unsicherheit über deren gezielten Einsatz und unterstützende Wirkung auf den menschlichen Körper. Um hier Abhilfe zu schaffen, zielt ExoExpert darauf ab, eine neuartige Planungsmethode einschließlich eines Simulationsmodells zu entwickeln, um Entscheidungshilfen für die Identifizierung von Exoskeletten für manuelle Produktionsprozesse und die Anpassung des Systemverhaltens zu liefern. Das Projekt soll schlussendlich Arbeitswissenschaftler:innen, Ergonom:innen und Ingenieur:innen dabei unterstützen, Exoskelette für industrielle Anwendungsszenarien vor der Systemimplementierung angemessen bewerten, auswählen und anpassen zu können. Dabei gilt es 

• eine Systematik zur Beschreibung heterogener Exoskelette zu entwickeln, 
• ein Co-Simulationsmodell für die multikriterielle Bewertung aufzustellen und  
• ein Entscheidungsmodell für die kontextangepasste Auswahl eines Exoskeletts abzuleiten. 

Herangehensweise 

Die wissens- und simulationsbasierte Methode besteht aus vier Hauptbausteinen. Basierend auf der Analyse von Eigenschaften und State-of-the-Art-Methoden wird eine (1) Bewertungssystematik für heterogene Exoskelette konzipiert. Diese Systematik dient als Grundlage für die Entwicklung eines (2) Co-Simulationsmodells, das sich aus der Modellierung und Simulation von (a) prozessbezogenen sowie (b) technischen und biomechanischen Parametern zusammensetzt. Ein (3) Entscheidungsmodell operationalisiert die Co-Simulationsergebnisse hinsichtlich der kontextangepassten Auswahl von Exoskeletten. Der letzte Schritt sieht die (4) praktische Validierung und Optimierung der entwickelten Methode anhand von Exoskelett-Demonstratoren vor, bevor die Methode verallgemeinert wird.  

Konsortium 

Das Projekt ExoExpert ist ein grundlagenorientiertes Forschungsprojekt, bei dem es sich um eine Kooperation des Lehrstuhl für Produktionssysteme der Ruhr-Universität Bochum (RUB), Univ.-Prof. Dr.-Ing. Bernd Kuhlenkötter und Professur für Fertigungstechnik der Universität Innsbruck (UIBK), Univ.-Prof. Dr.-Ing. Robert Weidner handelt. Gefördert wird ExoExpert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft – DFG und den Österreichischen Wissenschaftsfonds –  FWF.