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Empowerment in der Produktion von morgen: Mixed Skill Factories und kollaborative Robotersysteme neu denken (EmPReSs)

Das Projekt untersuchte neuartige Konzepte für die Kollaboration zwischen Mensch und Roboter in Fabriken.

Projektbeschreibung

Durch kundenindividuelle Massenfertigung wird die Flexibilität in der Produktion immer wichtiger. Die Entwicklung von „Mixed-Skill-Factories“ im Projekt EmPReSs sollte diese Flexibilität mit Hilfe von innovativer Mensch-Roboter-Kollaboration aufzeigen. Intelligente, flexible Planung und neue Formen der Kollaboration zwischen Mensch und Roboter ermöglichen neue Pfade der Arbeitsteilung und somit ein Empowerment des Menschen durch die Zusammenarbeit mit Robotern.

Im Projekt „Empowerment in der Produktion von morgen: Mixed Skill Factories und kollaborative Robotersysteme neu denken (EmPReSs)“ wurden neuartige Konzepte für die Kollaboration zwischen Mensch und Roboter in Fabriken erforscht. Zentral war dabei die Frage, wie diese neuen technischen Systeme zu einem Empowerment von Beschäftigten und einer Humanisierung von Arbeit in der Produktion beitragen können. Die wissenschaftlichen Herausforderungen in EmPReSs waren vielseitig. Zum einen mussten einheitliche und formale Modellierungen von Prozessschrittanforderungen und Fähigkeiten und Kompetenzen von Mensch und Roboter entwickelt werden. Zum anderen galt es die besonderen Eigenschaften humaner Arbeit zu erfassen und in eine intelligente Ablaufplanung zu überführen. Dabei wurden verschiedene Aspekte des Empowerment herausgearbeitet und durch technische Modelle in die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter integriert.

Ziel dieses Forschungsvorhabens war es eine interdisziplinäre und konzeptionell angelegte Machbarkeitsstudie zur Gestaltung von „Mixed-Skill Factories“, die auf einer innovativen Kollaboration von Mensch und Roboter beruht. In diesem Zusammenhang wurden auf der einen Seite aus technikwissenschaftlicher Perspektive vorhandene Technologien und Werkzeuge analysiert und angepasst. Besonderer Fokus lag hier auf einer flexibilisierten Produktionsplanung und einer intuitiven Steuerung der Roboter. Auf der anderen Seite wurden aus arbeits-soziologischer Perspektive die damit entstehenden Gestaltungsspielräume von Technik, Organisation und Arbeit in den Blick genommen. Zentraler Aspekt in beiden Perspektiven ist dabei das Empowerment der Beschäftigten, um eine Grundlage für die Humanisierung der Arbeit zu schaffen. Es galt die Chancen und Risiken einer neuen Art der Kollaboration systematisch zu analysieren sodass „Mixed-Skill Factories“ sowohl zu einer Flexibilisierung der Produktion als auch zu einer Ermächtigung (Empowerment) der Beschäftigten führen.

Die Forscher entwickelten hierfür den „Empowerment-by-design“-Ansatz für das Empowerment in der Mensch-Maschine-Interaktion (MMI). Der Ansatz liefert Kriterien für das Design einer MMI und umfasst die Dimensionen Inhalt, Zeit und Lernförderlichkeit. Für die Umsetzung einer Mensch-Roboter-Kollaboration (MKR) entwickelte das Team unter Berücksichtigung der Kriterien das Konzept „Mixed-Skills“, sowie einen „Mixed-Skill-Value“, der die Aufgabenzuteilung für Mensch und Roboter verfeinern soll. Des Weiteren konzipierte das Team anhand der entwickelten Kriterien eine grafische Mensch-Maschine-Schnittstelle für die Interaktion mit den Menschen.

Im Rahmen des Projektes wurden die Ergebnisse durch einen physischen Konzeptdemonstrator dargestellt; so wurde der „Empowerment-by-Design“-Ansatz einschließlich der Kriterien für Empowerment, humane Arbeit und arbeitsimmanentes Lernen greifbar.

Das Projekt wurde zum 30. Juni 2023 abgeschlossen.

Ansprechpartner

Dr. Christoph Egle

Geschäftsführer, bidt

Projektteam

Franz Steinmetz

Fachgruppenleiter „Interactive Skill Learning“, Institut für Robotik | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Florian Lay

Wissenschaftlicher Mitarbeiter / PhD-Student, Fachgruppe „Transferable Explainable Knowledge“, Institut für Robotik | Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Michael Seidler

Doktorand, ISF München

Ingmar Kessler

Wissenschaftler, Kompetenzfeld „Platform Engineering“ | fortiss

Dr. Norbert Huchler

Wissenschaftler und Mitglied des Vorstands, ISF München

Alexander Perzylo

Leiter, Kompetenzfeld „Platform Engineering“ | fortiss

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