Methodik zur systematischen Analyse der Prozessgestaltung einer Mensch-Roboter-Interaktion in der Montage

Die steigenden Anforderungen, die durch volatile Märkte, den Fachkräftemangel sowie wechselnde Regularien an das Produktionssystem im Automobilbau gestellt werden, erfordern eine stetige Weiterentwicklung. Die Integration einer flexiblen Mensch-Roboter-Interaktion in die Montage bietet eine Möglichkeit den Herausforderungen zu begegnen und eröffnet Potentiale für neuartige Produktionskonzepte. Für die Realisierung einer solchen kollaborativen Roboterapplikation ist sowohl die Kenntnis der Bedarfe, als auch die der spezifischen Anforderungen des Anwendungsumfelds erforderlich. ... mehrAnhand der Vorstellung des Stands der Forschung werden diesbezüglich Fragestellungen ermittelt, die vor dem Hintergrund der Montage in der Automobilindustrie über eine zweistufige Potentialanalyse konkretisiert werden. Darin rückt neben der Gestaltung einer Schnittstelle insbesondere die Interaktion der Partner in den Fokus. Das primäre Ziel besteht darin, die Auswirkungen der Interaktion des Menschen mit dem Roboter auf den Prozess mittels einer geeigneten Methode abbilden zu können und dafür ein passendes Schnittstellenkonzept bereitzustellen.
Auf Basis dessen werden Schnittstellenkonzepte sowie eine Methodik zur Prozessanalyse entworfen, deren Eignung im Rahmen mehrerer experimenteller Untersuchungen evaluiert wird. Der erste Experimentalblock widmet sich der Eignungsprüfung der Schnittstellenkonzepte, um eine negative Beeinflussung der Interaktion vor dem Einsatz in einem kollaborativen Anwendungsfall auszuschließen und erste Implikationen zu erfassen. Der zweite Block dient der Validierung der entwickelten Methodik sowie der Ermittlung des Effekts von Gestaltung und Nutzung der Schnittstelle auf den Prozessablauf. Dies erfolgt anhand einer adaptierten Montageapplikation aus einem Automobilwerk. Die Ergebnisse zeigen auf, dass ein kollaborativer Prozess anhand des aufgestellten Modells ganzheitlich erfassbar ist und die resultierende Aussage sowohl eine effiziente Prozessaufteilung, als auch die subjektive Wahrnehmung des menschlichen Prozessteilnehmers widerspiegelt. Im Anschluss an die experimentellen Untersuchungen werden Implikationen für die Gestaltung des Montageprozesses und die Eignung von Schnittstellen diskutiert. Neben den identifizierten Grenzen werden darin Potentiale zur Weiterentwicklung sowie eine Empfehlung zur Gestaltung aufgezeigt.

The increasing demands placed on the production system in the automotive industry by volatile markets and changing regulations call for constant further development. The integration of a flexible human-robot interaction into the assembly offers a possibility to meet the challenges and open potentials for new production concepts. The realization of such a collaborative robot application demands both knowledge of the requirements and the specifications of the application environment. On the basis of the presentation of the state of the art in research, questions will be determined which will be concretized against the background of assembly in the automotive industry via a two-stage potential analysis. ... mehrIn addition to the design of an interface, it focuses in particular on the interaction of the partners. The primary goal is to map the effects of human interaction with the robot on the process using a suitable method and to provide a corresponding interface concept. On this basis, interface concepts and a methodology for process analysis will be developed, the suitability of which will be evaluated within the framework of several experimental investigations. The first experimental block is dedicated to the suitability test of the interface concepts in order to rule out a negative influence on the interaction prior to use in a collaborative application case and to record initial implications. The second block serves the validation of the developed methodology as well as the determination of the effect of design and use of the interface on the process flow. This is done using an adapted assembly application from an automotive plant. The results show that a collaborative process can be captured holistically on the basis of the model set up and that the resulting statement reflects both an efficient process division and the subjective perception of the human process participant. Following the experimental investigations, implications for the design of the assembly process and the suitability of interfaces will be discussed. In addition to the identified limits, potentials for further development and a recommendation for design are pointed out.