Mensch-Maschine-Interaktion

Immersive Technologien verändern die Fertigung grundlegend. VR, AR, MR und XR verbinden physische und digitale Welten zu interaktiven Arbeitsumgebungen. In der Industrie 4.0 ermöglichen sie dadurch einen intuitiveren Zugang zu Planung, Produktion, Instandhaltung oder Qualifizierung. Diese Ausgabe von Industry 4.0 Science zeigt, wie immersive Technologien zu einem zentralen Baustein resilienter, flexibler Produktionssysteme werden.

Künstliche Intelligenz verändert Aufgaben, Rollen und Kompetenzen in (Industrie‑)Unternehmen grundlegend. Sie agiert zunehmend als Kollegin, die Entscheidungen vorbereitet, Prozesse unterstützt und mit Menschen interagiert. Der Beitrag beleuchtet zentrale Kompetenzanforderungen für die KI-Nutzung in der Industrie, stellt ein integriertes Kompetenzmodell vor und zeigt praxisnahe Strategien zur Kompetenzvermittlung auf. Ziel ist es, Unternehmen und Beschäftigte auf eine menschengerechte, kompetenzorientierte Implementierung von KI vorzubereiten, die technologische Effizienz mit menschlicher Kreativität und Urteilskraft verbindet.

KI-Ethik am Arbeitsplatz liegt nicht allein in der Verantwortung von Unternehmen, sondern erfordert das bewusste Handeln von Individuen – ob Entwicklerin oder Nutzer, Führungskraft oder Mitarbeiter. Zentrale Themen drehen sich um ethische KI-Kompetenzen sowie Fragen von Governance und Arbeitnehmervertretung. Wie wird sich die Arbeitswelt von Radiologie und Sprachtherapie bis zu Montage und Qualitätskontrolle verändern?

Künstliche Intelligenz (KI) ist bereits heute ein wichtiger Bestandteil der Geschäftsmodelle und Prozesse vieler Unternehmen. In naher Zukunft werden KI-Systeme unsere Arbeitswelt tiefgreifend verändern. KI-Systeme können dabei für Unternehmen der unterschiedlichsten Branchen und Domänen - insbesondere in der Industrie - völlig neue Potenziale entfalten. Bestehende Geschäftsmodelle können entlang der Wertschöpfungskette optimiert werden, indem Produktionsabläufe und Prozesse optimiert oder mit vorausschauender Wartung Stillstände in der Produktion vermieden werden (2). Gleichzeitig können KI-Systeme völlig neue Geschäftsmodelle ermöglichen und damit bestehende Marktstrukturen durch neue Akteure radikal verändern. Die KI-Wirtschaft von morgen wird individueller, präziser und nachhaltiger sein: Eine wettbewerbsfähige Wertschöpfung ohne KI wird in vielen Bereichen der Industrie nicht möglich sein (1).

Die Vernetzung und Komplexität in der intelligenten Fertigung nehmen stetig zu. Dadurch steigen die Anforderungen an die Mitarbeiter, vor allem aufgrund der sich ändernden Arbeitsaufgaben. Der zusätzlich bestehende Fachkräftemangel führt dabei zu Engpässen. Der Einsatz von Remote-Technologien eröffnet insbesondere in der Instandhaltung neue Chancen der Zusammenarbeit. Inwiefern können Remote-Technologien eingesetzt werden, um die Herausforderungen der industriellen Instandhaltung effizient durchzuführen? Dieser Beitrag gibt einen Einblick zu den in der Praxis und Forschung aktuell angewandten und diskutierten Remote-Technologien. Zudem wird gezeigt, welche Voraussetzungen für eine wirkungsvolle Anwendung der Technologien geschaffen werden müssen.

Aufgrund des Wandels der Arbeit in der Produktion infolge der Einführung Cyber-Physischer Systeme besteht ein Bedarf an adäquaten Gestaltungsprinzipien für Benutzerschnittstellen zwischen Menschen und Maschinen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurde eine Methode zur Bestimmung und Evaluation von derartigen Gestaltungsprinzipien entwickelt, die Gegenstand dieses Beitrags ist. Die Methode kann dazu verwendet werden, einen Regelkatalog für eine erfolgreiche Integration der Human Factors in Cyber-Physische Produktionssysteme zu erstellen sowie Gestaltungsprinzipien zu evaluieren.

Neuartige Assistenzsysteme und intuitive Interaktion mit robotischen Systemen bieten den Anforderungen von Industrie 4.0 Lösungen. Nur durch intuitive Interaktion zwischen Mensch und Maschine kann hoch flexible modulare Produktion erreicht werden, ohne den Menschen zu überfordern. Hierfür sind Ansätze verlangt, die das Erkennen von Absichten, also Intentionen, eines Menschen eingebettet in die Steuerung eines technischen Systems ermöglichen. Am Beispiel von „Embedded Brain Reading“ soll gezeigt werden, wie mobile und in das technische System eingebettete Erkennung menschlicher Handlungsintentionen sicher genutzt werden kann, um die Interaktion zwischen Mensch und Maschine zu verbessern. Im Ausblick soll der Beitrag skizzieren, wie die aufgezeigten Lösungen vom Ansatz her auch für die intuitive und sichere Unterstützung des Menschen in der Produktion eingesetzt werden können, um die Ziele der Industrie 4.0 zur erreichen.

Mit kollaborierenden Robotern und neuen Bedienkonzepten ergeben sich grundsätzlich neue Anwendungen für robotische Systeme. Wir beschreiben wichtige Eigenschaften solcher robotischen Systeme und stellen in diesem Beitrag mit einem robotischen Assistenzsystem für manuelle Fertigungsaufgaben, welches über eine multimodale Bedienoberfläche gesteuert wird, eine mögliche Anwendung für diese neuartigen Systeme vor.

Im Gegensatz zu aktuellen Produktions- und Transportsystemen verfügt der Mensch über die Fähigkeit, sowohl mit physischen Veränderungen des Arbeitsplatzes als auch organisatorischen Veränderungen des Arbeitsablaufes flexibel umzugehen. Das Ziel des Forschungsprojekts „FTF out-of-the-box“ ist es, Serien-Flurförderzeuge durch kognitive Technologien zu befähigen, autonom Teilaufgaben in logistischen Prozessen abzuwickeln sowie durch Sprach- und Gestensteuerung zugewiesene Transportaufträge eigenständig auszuführen. Zur Realisierung solch eines interaktiven Fahrerlosen Transportfahrzeugs (FTF) soll eine dezentrale Intelligenz entwickelt werden, die das FTF in die Lage versetzt, sein Verhalten selbstständig und flexibel durch Anpassung an sich wandelnde Produktionsumgebungen und -anforderungen zu optimieren und gleichzeitig den aktuell hohen Inbetriebnahmeaufwand fahrerloser Systeme zu reduzieren.