Entwicklungen in der Industrie 4.0 03.05.2019, 14:30 Uhr

Wie die Maschinensteuerung von morgen aussehen könnte

Die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine ist eines der spannendsten Themen unserer Zeit. Intelligente Schnittstellen können via Sprach-, Gesten- und Gedankensteuerung sowohl Tastatur als auch Touchscreen ersetzen. Was heute schon möglich ist und was aktuell entwickelt wird, lesen Sie in diesem Artikel.

Mobile Assistenzroboter werden den Menschen künftig in vielen Bereichen der Produktion unmittelbar unterstützen. Das Fraunhofer IFF entwickelt Technologien, die die sichere Zusammenarbeit von Mensch und Maschine ermöglichen.
Foto: Fraunhofer IFF

Mobile Assistenzroboter werden den Menschen künftig in vielen Bereichen der Produktion unmittelbar unterstützen. Das Fraunhofer IFF entwickelt Technologien, die die sichere Zusammenarbeit von Mensch und Maschine ermöglichen.

Foto: Fraunhofer IFF

Die Mensch-Maschine-Interaktion ist auf dem Vormarsch. Treiber der technologischen Entwicklung ist ganz klar künstliche Intelligenz (KI). Und viele Entwicklungen sind dem Forschungsstadium bereits entwachsen, wie die folgenden Zahlen belegen.

Laut dem britischen Marktforschungsunternehmen IHS Markit waren 2017 weltweit 4 Milliarden KI-gestützte Sprachassistenten im Einsatz. Jeder achte Bundesbürger ab 18 Jahren (13 %) nutzte 2018  einen intelligenten Lautsprecher wie Amazon Echo. Das entspricht 8,7 Millionen Menschen in Deutschland, so Bitkom. Auch im industriellen Unternehmensumfeld ergeben sich neue Möglichkeiten, zum Beispiel die Automatisierung von Aufgaben. Damit Unternehmen mit ihren Maschinen interagieren können, bedarf es einer Schnittstelle.

Die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine ist wiederum eng mit den Themen künstliche Intelligenz und Robotik verknüpft. Technologie wird als Werkzeug für die Erweiterung der menschlichen Sinne Hören, Sehen, Tasten eingesetzt. Man spricht hier von immersiven Schnittstellen.

Was ist eine immersive Schnittstelle?

Das Wort „immersiv“ leitet sich vom englischen Begriff „immersion“ ab, was so viel wie „eintauchen“ oder „Vertiefung in eine Sache“ bedeutet. Das Wort beschreibt den Effekt, den virtuelle und fiktionale Welten auf den Betrachter haben. Daher fällt der Begriff auch häufig in Verbindung mit Virtual-Reality-Technologien.

Schnittstellen sind Übergänge zwischen unterschiedlichen Systemen. Mit der Immersion erfolgt eine Verlagerung des Bewusstseins von der Alltagsrealität in eine fiktive oder virtuelle Realität – ohne dass wir aus der primären Herkunftswirklichkeit austreten. Ob Joystick, Datenbrille oder Blicksteuerung: Immersive Schnittstellen schaffen eine neue Art der Mensch-Maschine-Interaktion.

5G unterstützt Mensch-Maschine-Interaktion

Auf der diesjährigen Hannover Messe arbeiteten Mensch und Maschine bereits Hand in Hand. Ericsson hat ein 5G-Netz an seinem Messestand eingerichtet und gemeinsam mit Audi eine Mensch-Maschine-Interaktion in Echtzeit präsentiert. Die Maschine war in diesem Fall ein kabelloser Produktionsroboter. Der Schlüssel für die Interaktion war die 5G-Technologie. Die hohe Netzstabilität machte die Interaktion zwischen Mensch und Maschine sicher und reibungslos. Die Sensoren des Roboters waren über das 5G-Netz miteinander verknüpft. Streckte ein Mensch seine Hand in Richtung des Roboters, erkannten das die Sensoren. Daraufhin reichte der Roboter dem Besucher eine Packung Minzbonbons. Die spielerische Umsetzung soll erst der Anfang sein. „Mit der Einführung von 5G in die Autoproduktion gewinnen wir ganz neue Möglichkeiten, Maschinen über Funk zu vernetzen”, sagte Henning Löser auf der Hannover Messe.

Besucherin erhält am Ericsson-Stand Bonbons vom Produktionsroboter.<br />Foto: Ericsson

Besucherin erhält am Ericsson-Stand Bonbons vom Produktionsroboter.

Foto: Ericsson

5G am Stand auf der Hannover Messe. Foto: Ericsson

5G am Stand auf der Hannover Messe.

Foto: Ericsson

Mit 5G – der 5. Mobilfunkgeneration – soll eine wahre Revolution ausgelöst werden. Wir haben für Sie aufbereitet, was hinter der neuen Technologie steckt und warum sie wichtig für viele Wirtschaftszweige ist.

Weitere Projekte in der Mensch-Maschine-Kommunikation

Die Gesichtserkennungssoftware “Shore” vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) erkennt das Geschlecht und ein ungefähres Alter. Zusätzlich werden Gesichtsausdrücke wie fröhlich, erstaunt, wütend und traurig erkannt. Die Software wurde bereits 2011 auf der Cebit vorgestellt. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig. Zum Beispiel kann “Shore” in der kognitiven Robotik und Medizintechnik eingesetzt warden.

Der Controller von Leap Motion erkennt Finger und Hände. Nutzer können Maschinen steuern, ohne eine Benutzeroberfläche zu berühren.

Spüren, was auf dem Touchscreen zu sehen ist, ermöglicht hingegen eine dehnbare und flexible Folie. Mit etwas Abstand zum Display eines Tablets, werden zweidimensionale Abbildungen mit Hilfe eines Stiftes auf dem Endgerät dreidimensional spürbar gemacht. Diese Entwicklung ist das Ergebnis einer Forschungsarbeit der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg.

Die Soft- und Hardwarelösung Tobii REX trackt die Augen des Users. Auf diese Weise wird der Mauszeiger gesteuert. Die Lösung ist ein Ersatz für den Touchscreen und insbesondere für Maschinenbediener wichtig, die mit Fetten und Öl in Berührung kommen, die schwere Schutzkleidung tragen oder Werkzeuge nutzen, die sie sonst aus der Hand legen müssten.

All diese Projekte zeigen: Die Digitalisierung hält Einzug in die Industrie. Sobald es um technische Neuerungen in der modernen Industrie geht, sprechen Politik, Medien und Wissenschaft von der sogenannten Industrie 4.0. Wer die Akteure der Industrie 4.0 sind und welche politische Bedeutung damit verbunden ist, hat ingenieur.de für Sie beleuchtet.

Neural gesteuerte Interfaces

Der unmittelbare Informationsaustausch zwischen Mensch und Maschine nennt sich in der Industrie 4.0 “Full-Immersion-Technologie”. Forschungen in der Neurowissenschaft ergeben, dass es für das menschliche Gehirn möglich ist, Computer mit bloßen Gedanken zu steuern. Aktuell arbeiten Unternehmen an neuronal gesteuerten Interfaces. Die Interfaces sollen unmittelbare Kommunikationswege zwischen einem vernetzten Gehirn und externen Geräten schaffen. Full-Immersion-Technologien führen in eine Welt, in der das Empfangen und Senden von Informationen mit Maschinen und Menschen verzögerungsfrei möglich wird.

Einblick in diese Wissenschaft, zeigt das folgende Video:

Die Vorteile der Mensch-Maschine-Interaktion für die Produktion

  • Smarte Assistenten erledigen Aufgaben, protokollieren und telefonieren autark. Das führt zu einer höheren Arbeitsproduktivität. Mitarbeiter erhalten so mehr Zeit für strategische und anspruchsvollere Tätigkeiten.
  • Erweiterung des Erlebnis- und Handlungsfeldes, zum Beispiel in virtuellen Räumen
  • In-Ear-Geräte, sogenannte Hearables, lassen sich von der drahtlosen Datenübertragung bis hin zu Kommunikationsdiensten vielseitig einsetzen. Hearables eröffnen neue Möglichkeiten der Vernetzung ohne Bildschirm. In-Ear-Geräte sind besonders stark im Senden und Empfangen von Daten.
  • Intuitive Bedienung von Maschinen und Beherrschung komplexer Arbeitssituationen

Neben diesen Vorteilen gibt es natürlich auch Wagnisse, die Unternehmen eingehen, wenn sie Technologien für die Mensch-Maschine-Interaktion einsetzen. Es können Missverständnisse zwischen dem maschinellem System und dem Menschen entstehen. Unter Umständen kann so manche Software auch nur vereinfachte Interaktionsmuster verstehen. Hier ist eine offene Fehlerkultur im Unternehmen wichtig, um die Mensch-Maschine-Interaktion erfolgreich umzusetzen und notwendige Optimierungen abzuleiten.

IT-Verständnis frühzeitig fördern

Ein ausgeprägtes IT-Verständnis ist für Absolventen der Ingenieurwissenschaften empfehlenswert. Wer hier mit Know-how im Bereich künstliche Intelligenz glänzen kann, hat gute Jobchancen. Sich mit Technologien der smarten Fabrik von morgen vertraut zu machen, kann ebenfalls ein klarer Pluspunkt sein. Entwickler für künstliche Intelligenz ist von der Gehaltsplattform gehalt.de zu einem der Trendberufe 2019 gekürt worden.  Nicht nur die Jobbezeichnung, sondern auch das Gehalt von KI-Ingenieuren kann sich sehen lassen.

Erfahrene Ingenieure sollten ebenfalls am Ball bleiben und sich neue Technologien erschließen. Hier ist nicht nur der Mitarbeiter gefragt, sondern auch das Unternehmen. Das Verständnis für neue Technologien lässt sich gezielt durch Weiterbildung fördern. Lesen Sie dazu auch: Wenn der Arbeitgeber die Weiterbildung finanziert.

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