Innovationen in der Getränke- abfüllung durch bessere...
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© KHS GmbH: Dr.-Ing. Peter Stelter: Innovationen in der Getränkeabfüllung durch bessere Operatoreinbindung 1 Okt. 2017
Innovationen in der Getränke-
abfüllung durch bessere
Operatoreinbindung
4. Forum für Industrie und
Wissenschaft 2017
12. Oktober 2017
TUM Fakultät für Maschinenwesen,
Garching bei München
Dr.-Ing. Peter Stelter
Strategie und Technologiemanagement, KHS GmbH
© KHS GmbH: Dr.-Ing. Peter Stelter: Innovationen in der Getränkeabfüllung durch bessere Operatoreinbindung 2 Okt. 2017
Inhalt
Kurze Vorstellung der KHS GmbH
Physiologische Grundlagen
Umsetzung auf das KHS HMI
Die Zukunft der Maschinenvisualisierung und -bedienung
Zusammenfassung und Ausblick
Bild: Fotolia
"Der Mensch ist also eine künstliche Maschine, zwar mit genetischer Disposition und
einer Fülle von Leben begabt; aber die Maschine spielet sich nicht selbst, und auch der
fähigste Mensch muss lernen, wie er sie spiele." Johann Gottfried Herder
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Entwicklung der KHS Gruppe
L. Holstein
und K.
Kappert,
1. Bierfüller
Dortmund
(NRW)
1868
L. A.
Enzinger
1. Bierfilter
Worms
1878
Gebrüder
Seitz
1. Weinfilter
Bad
Kreuznach
1887
Seitz,
Enzinger,
Noll
SEN
1982
KHS AG
Klöckner
Holstein
Seitz
1993
Salzgitter AG
Übernahme
der Klöckner
AG
2007
KHS wird
100% ige
Tochter der
Salzgitter AG
2011
Holstein and Kappert Fabrik in Dortmund
Industrie 2.0 Industrie 3.0 Industrie 4.0
2013
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Inhalt
Kurze Vorstellung der KHS GmbH
Physiologische Grundlagen
Umsetzung auf das KHS HMI
Die Zukunft der Maschinenvisualisierung und -bedienung
Zusammenfassung und Ausblick
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Physiologische Begrenzungen unseres Wahrnehmungsapparates
Sensorischer
Speicher
0,2-0,5 s
Kurzzeit-
gedächtnis
“7 chunks”
Langzeit-
gedächtnis
Wieder-
holung
George A. Miller: The magical number seven, plus or minus two: Some limits on our
capacity for processing information. In: Psychological Review, 63, 1956, S. 81–97.
10-40s
vergessen vergessen
Ant-
wort
elaboration
and coding
retrival
External
Stimulus
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Messung von Sinneseindrücken:
Gesetze von WEBER-FECHNER und STEVENS
1834 Weber, R
Rk
Psycho-physische Grundgesetze:
1860 Fechner, ln0
R
RkE
Stevens, S. S. (1957). On the psychophysical law. Psychol. Rev, 64(3), 153–181.
sitätLichtinten für 33.0
1957 Stevens, n
0
n
RRkEk=0,08 für
Helligkeit
Em
pfin
du
ng
sstärke E
Reizstärke R
R0 = Reizschwelle R = Reizstärke
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Ausführungszeit und Handlungs-
optionen: Gesetz von HICK und HYMAN
0
500
1000
1500
2000
0 6 12 18 24 30 36
Au
sfü
hru
ng
szeit T in
m
s
Anzahl n der Handlungsoptionen
W. E. Hick (1952): On the rate of gain of information. Quarterly Journal of Experimental Psychology 4, S. 11–26
A: ungünstig
B: Besser ms378;ms60
)(log2
ba
nbaT
“Logarithmus Dualis”
200
600
1000
1400
1800
2 4 8 16 32
mit Übungseinfluss
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Kanalkapazität bei der Ausführung zielge-
richteter Zeigebewegungen: Gesetz von FITTS
0
1
2
3
4
5
6
7
0 200 400 600 800 1000
In
dex o
f D
ifficu
ltey ID
[b
it]
Abstand D in mm
Fitts, P.M. (1954). The information capacity of the human motor system in controlling
the amplitude of movements. Journal of Experimental Psychology, 47, 381-391.
W
DID 2log
0
1
2
3
4
5
6
7
100 1000
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Shneiderman’s 8 Golden Rules of Interface Design
1. Strive for consistency
2. Enable frequent users to use shortcuts
3. Offer informative feedback
4. Design dialogs to yield closure
5. Offer error prevention and simple error handling
6. Permit easy reversal of actions
7. Support internal locus of control
8. Reduce short-term memory load
Shneiderman, B. and Plaisant, C.: “Designing the User Interface: Strategies for Effective Human-Computer Interaction,” 5th Edition, 1980.
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Kurze Vorstellung der KHS GmbH
Physiologische Grundlagen
Umsetzung auf das KHS HMI
Die Zukunft der Maschinenvisualisierung und -bedienung
Zusammenfassung und Ausblick
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Ziel ist die einfache und ergonomische
Bedienung der Maschinen und Linien
• Unsere Maschinen und Linien werden zunehmend komplexer
vor 10 Jahren haben noch 12 Seiten ausgereicht, heute sind es
bis zu 70 Seiten
• Der Ausbildungsstand der Bediener reduziert sich eher, vom
Facharbeiter zu ungelerntem Personal
• Die Anlernphase ist oft sehr kurz und Bedienungsfehler
können hohe wirtschaftliche Schäden hervorrufen
• Die jüngeren Bediener „Millenials“ sind eine i-Phone
einfache Bedienung gewohnt und möchten das
Feeling auch in einer Abfüllanlage wiederfinden
• Multi touch fähig sein
• mit Gesten bedienbar sein
• Alle erforderlichen Informationen wie
• 3D Modelle, Zeichnungen
• HTML Dokumentationen BA, ETL,
Hilfetexte im Zugriff haben
Das HMI der Zukunft muss:
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Umsetzung der physiologischen Gesetze in das KHS HMI
1. Gesetz der Ähnlichkeit
2. Gesetz der magischen Zahl 7±2
3. Gesetz der Nähe
4. Gesetz von Figur und Grund
Quelle: Fraunhofer IPA, PMO Fachinstitut für Usability Engineering: Dr. Elke Maria Deubzer
Einheitliche Navigation
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Das KHS HMI-System
Zenon von Elea
21“ Zoll FullHD Multitouch
1920x1080px Format 16:9
CPU Atom E3845, 1,9GHz, 4 Kerne,
8GByte DDR3-SDRAM
Cfast Speicher 32GByte, lesen
300MByte/s, schreiben 75MByte/s
Passivgekühlt
24V Spannungsversorgung
Keine beweglichen/rotierenden
Teile
Zukunftsorientierte
Standardkomponenten
Langzeitverfügbarkeit
Hardware von B&R: Software:
zenon von Copa-Data
Gestenbe-
dienung
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Forschungs(förder)projekte
Quelle: Fraunhofer IWU
Quelle: INCLUSIVE
Bediener mit unterschiedlichen motorischen
und kognitiven Fähigkeiten und kulturellem
Background können hohe Effizienzgewinne aus
personalisierten Bedienpanels ziehen.
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Physiologische Grundlagen
Umsetzung auf das KHS HMI
Die Zukunft der Maschinenvisualisierung und -bedienung
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© KHS GmbH: Dr.-Ing. Peter Stelter: Innovationen in der Getränkeabfüllung durch bessere Operatoreinbindung 16 Okt. 2017
Sprachführung im Clearline HMI
Operatorunterstützung durch Spracheingabe
Projekt Daten
• Periode Okt. 2015 – Feb 2016
• Projektleiter Joachim Fischer
• Partner Technische Universität München
(TUM) Frau Prof. Vogel-Heuser
Ziel
• Kunden wünschen sich die Bedienerführung
per Sprachbefehle, Vorbild Alexa, Siri
• zum Durchführen von Wartungsarbeiten
Vorgehen
• Definition von Beispiel Use Cases
• Übersetzung der Aufgabe via XML Interface
• Verschiedene Aufgaben können per Voice
Commands aufgerufen werden
Resultat:
• Erster Prototyp für KHS interne Tests
• Sprachprogramm basiert auf MS Cortana
• Erfolgreiche Tests im KHS Trainingscenter
• und in realen Abfüllhallen (Fiege, Bochum)
© KHS GmbH: Dr.-Ing. Peter Stelter: Innovationen in der Getränkeabfüllung durch bessere Operatoreinbindung 17 Okt. 2017
Grenzenloser Service mit großem Impact für die Zukunft
Produkte und Dienstleistungen für Morgen – Technologie 4.0
Die Zukunft der Maschinenbedienung
Vorbeugende Instandhaltung Service Intervallanzeige
RFID Identifikation
von Formatteilen
Systemgesteuerte Service-
intervalle
Elektronisch assistierter Formatwechsel
RFID Sensoren
HF = 135 kHz
UHF = 13,56 MHz
© KHS GmbH: Dr.-Ing. Peter Stelter: Innovationen in der Getränkeabfüllung durch bessere Operatoreinbindung 18 Okt. 2017
KHS Industrie 4.0 Leuchtturmprojekte –
mit großem Verbesserungspotential
Produkte und Dienstleistungen für Morgen – Technologie 4.0
Vorwärts gehen in der Digitalen (R)evolution
interaktive CILT-Liste
Innoline MES Maschinenzu-
standsanzeige
KHS Everywhere
Neues ClearLine HMI
iCiILT = interactive CILT (Cleaning, Inspection, Lubrication, Tightening) | MES = Manufacturing Execution System | HMI = Human-Machine Interface
© KHS GmbH: Dr.-Ing. Peter Stelter: Innovationen in der Getränkeabfüllung durch bessere Operatoreinbindung 19 Okt. 2017
Die Maschine als „Cloud“
• Automatische Rollenerkennung
durch i Beacons
• Kontextsensitive Informationen
• Interaktiver Support für den
Operator
• Die Liste der iCILT Aufgaben
erscheint automatisch
• Look ’n feel wie KHS everywhere
Operator:
Was muss ich an
der Maschine tun?
Foreman:
Ist CILT vollständig
und richtig ausgeführt
worden?
„Apps und Cloud sind
ein gutes Team“
Digital
Infrastructure
wireless
Mobile
Devices, Apps
and Clouds
© KHS GmbH: Dr.-Ing. Peter Stelter: Innovationen in der Getränkeabfüllung durch bessere Operatoreinbindung 20 Okt. 2017
Erleben Sie die virtuelle und augmented
(erweiterte) Realität mit innovativen Technologien live
Produkte und Dienstleistungen
für Morgen – Technologie 4.0
Virtual und Augmented Reality vorteilhaft nutzen
Virtual Reality (VR)
3D virtuelle KHS Maschinen
und Anlagenlayouts
Virtuelles Training
Augmented Reality (AR)
Augmented Service
Augmented Montage
Eye tracking
Brille
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Reverse Engineering mit 3D Laser
Scans und Digitalem Zwilling der Anlage
3D-Laserscan
Virtual Reality (VR) mit Oculus Rift Augmented Reality (AR) mit Microsoft Hololens
Physikalisch vorhandene
Maschinen können
mit virtuellen Linien
komplettiert werden
Reverse
Engineering
(3D-Scanning)
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Eye Tracking Brillen von Viewpointsystem
Technologie
• Eye Hyper-Tracking® live streaming,
• Aufzeichnung und off line Analyse möglich
• Überall und in jeder Lichtbedingung.
Kundenvorteile
• Reduzierung von Reisekosten
• Disruptive Serviceangebote möglich
• Unterstützung der Bediener remote und in Echtzeit
• Sehr präzise Navigation möglich
Anwendung
• Leichte Brille mit Front- und Rückkameras
• die Pupillenbewegung wird detektiert
• Supervisor sieht wohin die Person vor Ort hinschaut
• Training on & off site möglich
• Service & Maintenance – Audit control
Quelle: Viewpointsystem
© KHS GmbH: Dr.-Ing. Peter Stelter: Innovationen in der Getränkeabfüllung durch bessere Operatoreinbindung 23 Okt. 2017
Inhalt
Kurze Vorstellung der KHS GmbH
Physiologische Grundlagen
Umsetzung auf das KHS HMI
Die Zukunft der Maschinenvisualisierung und -bedienung
Zusammenfassung und Ausblick
Bild: Fotolia
© KHS GmbH: Dr.-Ing. Peter Stelter: Innovationen in der Getränkeabfüllung durch bessere Operatoreinbindung 24 Okt. 2017
Zusammenfassung und Ausblick
Physiologische Gesetzmäßigkeiten sind
seit langem bekannt und unveränderlich,
Sie müssen als Grundlage bei der Gestaltung
eines HMIs berüchsichtigt werden.
Anlagen für Getränkeabfüllanlagen stellen
hohe Anforderungen an die Usability
der Bedienpanels,
Komplexität der Prozesse und Maschinen,
Ausbildungsstand in den Emerging Countries
Wartbarkeit und Standardisierbarkeit ist wichtiger Bestandteil
Vielfalt und Innovationsgeschwindigkeit erfordert hohe Flexibilität
© KHS GmbH: Dr.-Ing. Peter Stelter: Innovationen in der Getränkeabfüllung durch bessere Operatoreinbindung 25 Okt. 2017
Vielen Dank!
KONTAKT
Dr.-Ing. Peter Stelter
KHS GmbH
Tel: +49 231 569 1905