DE102010012397A1

DE102010012397A1 - Verfahren zur Überwachung des Aufmerksamkeitszustandes eines Bedieners einer Produktionseinrichtung

Info

Publication number: DE102010012397A1
Application number: DE201010012397
Authority: DE
Inventors: Dr. Niedermeier Christoph
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2011-09-29
Also published as: WO2011117061A1

Abstract

Die Erfindung betrifft im Wesentlichen ein Verfahren, das es gestattet, unter Nutzung ohnehin vorhandener Betriebsdaten von Produktionseinrichtungen die Aufmerksamkeit eines Bedieners anhand der Art und Weise, wie er einzelne Arbeitsschritte verrichtet, zu überwachen. Hierzu werden für wiederholte Bedienvorgänge aus Signalen von Sensoren und Bedienelementen der Produktionseinrichtung in einer Auswerteeinheit regelmäßig Bedien- oder Reaktionszeiten der Bediener ermittelt und statistisch auswertet und bei Normabweichungen Reaktionen einleitet werden. Vorteilhafterweise ist hierfür keine zusätzliche Sensorik erforderlich, es müssen keine medizinischen Daten des Bedieners erhoben werden, die Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen wird gesenkt und durch Speicherung von für den Bediener typischen Mittelwerte und Korrelationen auf einer Smart-Card, die zusätzlich als Authentifizierungsmittel dient, kann der Einschwingvorgang der Analyse abgekürzt und Datenschutzanforderungen besser Rechnung getragen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Aufmerksamkeitszustandes eines Bedieners einer Produktionseinrichtung
In vielen Bereichen der industriellen Fertigung führen Mitarbeiter zunehmend anspruchsvoller werdende Aufgaben durch, die die volle Aufmerksamkeit des jeweiligen Mitarbeiters erfordern. Im Fall von nachlassender Konzentration durch Übermüdung oder Überlastung des Mitarbeiters können Qualitätseinbussen bei der Fertigung, aber auch Schäden an den Produktionseinrichtungen oder sogar Gefahren für Gesundheit und Leben der Mitarbeiter die Folge sein.
Durch Überwachung des Aufmerksamkeitsgrades von Mitarbeitern lassen sich Ermüdungszustände frühzeitig erkennen und entsprechende Gefahren vermeiden. Die erfordert derzeit allerdings aufwendige Vorrichtungen, deren Installation in der Arbeitsumgebung nicht immer auf einfache Weise möglich ist.
Die Aufmerksamkeit bzw. physische und mentale Fitness von Menschen in bestimmten Situationen wird nach gegenwärtigem Stand bspw. durch physiologische Parameter des Mitarbeiters, wie Puls, Blutdruck, Sauerstoffsättigung des Blutes, oder Lidschlagsfrequenz sowie bspw. Sprachäußerungen des Mitarbeiters überwacht. Darüber hinaus kommen auch sogenannte „Totmanneinrichtungen” zum Einsatz, bei denen ein eigens dafür vorgesehener Überprüfmechanismus vom Mitarbeiter periodisch betätigt werden muss.
Alle geschilderten Verfahren erfordern die Installation zusätzlicher Geräte und können den Mitarbeiter bei seiner Tätigkeit behindern. Sprachliche Äußerungen und eine Betätigung des Totmannsknopfs müssen vom Mitarbeiter zusätzlich zu seiner eigentlichen Tätigkeit bewusst vorgenommen werden und stellen dadurch eine zusätzliche Belastung und Ablenkung dar.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren zur Überwachung des Aufmerksamkeitszustandes von Personen bei der Bedienung von Produktionseinrichtungen anzugeben, bei dem die oben genannten Nachteile möglichst vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die Erfindung betrifft im Wesentlichen ein Verfahren, das es gestattet, unter Nutzung ohnehin vorhandener Betriebsdaten von Produktionseinrichtungen die Aufmerksamkeit eines Bedieners anhand der Art und Weise, wie er einzelne Arbeitsschritte verrichtet, zu überwachen. Hierzu werden für wiederholte Bedienvorgänge aus Signalen von Sensoren und Bedienelementen der Produktionseinrichtung in einer Auswerteeinheit regelmäßig Bedien- oder Reaktionszeiten der Bediener ermittelt und statistisch auswertet und bei Normabweichungen Reaktionen einleitet werden. Vorteilhafterweise ist hierfür keine zusätzliche Sensorik erforderlich, es müssen keine medizinischen Daten des Bedieners erhoben werden, die Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen wird gesenkt und durch Speicherung von für den Bediener typischen Mittelwerte und Korrelationen auf einer Smart-Card, die zusätzlich als Authentifizierungsmittel dient, kann der Einschwingvorgang der Analyse abgekürzt und Datenschutzanforderungen besser Rechnung getragen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens grob vereinfacht eine Produktionseinrichtung PE, die mit einem Bedienelement BE, z. B. einem Hebel, und einem Sensor LS, bspw. einer Lichtschranke, ausgestattet ist. Im Verlauf eines Produktionsvorgangs wird hier bspw. durch ein auf einem Produktionsband durchlaufendes Werkstück jeweils die Lichtschranke LS ausgelöst. Anschließend betätigt ein Arbeiter oder Bediener M jeweils den Hebel BE, um einen bestimmten Arbeitsschritt an dem Werkstück durchzuführen. Der zeitliche Abstand zwischen dem Auslösen der Lichtschranke LS und dem Betätigen des Hebels BE wird durch eine Analyseeinheit AE erfasst und einer statistischen Analyse unterworfen.
Eine signifikante Abweichung oder eine wiederholte signifikante Abweichung vom durchschnittlichen zeitlichen Abstand der Ereignisse wird als Indikator für eine Gefahrensituation angesehen und führt zu einer entsprechenden Aktion, bspw. einer Aktivierung einer Alarmvorrichtung AL, bspw. einer Glocke.
Ein wesentlicher Teil der Erfindung liegt darin, die zeitlichen Variationen, die beim Betätigen von Bedienelementen von Maschinen auftreten, statistisch zu analysieren und daraus abzuleiten, ob ein Mitarbeiter wach und konzentriert bei der Arbeit ist oder ob seine Konzentration und Aufmerksamkeit abzusinken beginnt.
Hierzu ist eine Maschine bzw. eine Produktionseinrichtung PE mit einer Auswerteeinheit AE ausgerüstet, die zeitaufgelöste Informationen über die Betätigung bestimmter Bedienelemente BE sowie Messwerte von Sensoren LS, die im Arbeitsbereich des betreffenden Mitarbeiters M angebracht sind, sammelt und kontinuierlich einer statistischen Analyse unterwirft. Diese Informationen und Messwerte stehen meist in Form von Betriebsdaten der Produktionseinrichtungen PE ohnehin zur Verfügung und die Auswerteeinheit kann softwaretechnisch im Steuerrechner für die Maschine oder Produktionseinrichtung realisiert werden.
Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Arbeitsabläufe regelmäßig wiederkehrende Vorgänge beinhalten, die zu regelmäßig auftretender Betätigung von Bedienelementen BE führen.
Gegenstand der statistischen Analyse sind Korrelationen der zeitlichen Abfolge bestimmter Ereignisse, z. B. die Betätigung eines Hebels BE oder das Auslösen einer Lichtschranke LS. Signifikante Abweichungen von Mittelwerten, die aus der üblichen Streubreite des betreffenden Messwertes bzw. der betreffenden Korrelation herausfallen, liefern hier ein Indiz dafür, dass der Mitarbeiter müde, krank oder einfach abgelenkt ist.
Optional kann je nach Grad der Normabweichung eine unterschiedlich starke Reaktion erfolgen. Im Fall signifikanter Abweichungen wird der Mitarbeiter bspw. auf seine verminderte Aufmerksamkeit hingewiesen; im Wiederholungsfall bzw. bei gefahrenträchtigen Produktionseinrichtungen wird ein Alarm ausgelöst oder, bzw. in sehr kritischen Fällen, die Anlage sicherheitshalber gestoppt.
Durch Kombination der Auswertungen mehrerer unabhängiger Messgrößen, etwa Schalter bzw. Sensoren für unterschiedliche Tätigkeiten oder Prozesse, kann optional die Signifikanz des Verfahrens erhöht und die Rate von Fehlalarmen reduziert werden.
Eine Mitarbeiter-spezifische Konfiguration der Analysevorrichtung kann optional über ein Profil erfolgen, das die für den Mitarbeiter typischen Mittelwerte und Korrelationen speichert und so einen Einschwingvorgang des Analysemechanismus zu Beginn einer Schicht überflüssig macht oder zumindest verkürzt.
Optional werden aktuelle Messdaten als auch Profile in einer nicht-auslesbaren Form, z. B. verschlüsselt, gespeichert, um Privacy-Anforderungen bzw. Datenschutz-Anforderungen Rechnung zu tragen.
Privacy-Anforderungen wird zusätzlich dadurch Rechnung getragen, dass Messwerte und Analyseergebnisse nicht langfristig, sondern nur über den für die Analyse erforderlichen Zeitraum gespeichert werden.
Profildaten können optional etwa auf einer Smart-Card gespeichert werden, die der Mitarbeiter zu Beginn seiner Tätigkeit als Authentifizierungsmittel in ein mit der Produktionsvorrichtung verbundenes Lesegerät LG einführt.

Claims

Verfahren zur Überwachung des Aufmerksamkeitszustandes eines Bedieners (M) einer Produktionseinrichtung (PE), bei dem für wiederholte Bedienvorgänge aus Signalen von Sensoren (LS) und Bedienelementen (BE) der Produktionseinrichtung (PE) in einer Auswerteeinheit (AE) regelmäßig Bedien- oder Reaktionszeiten des Bedieners (M) ermittelt und statistisch auswertet und bei Normabweichungen Reaktionen einleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine signifikante Abweichung oder eine wiederholte signifikante Abweichung vom durchschnittlichen zeitlichen Abstand zeitlich korrelierter Signale von mindestens einem Sensor (LS) und mindestens einem zugehörigen Bedienelement (BE) der Produktionseinrichtung (PE) als eine jeweilige Normabweichung gewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Kombination von mindestens zwei jeweiligen Normabweichungen zu einer Reaktion führt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem, je nach Grad der Normabweichung bzw. der Normabweichungen, eine unterschiedlich starke Reaktion in Form eines Hinweises, eines Alarms oder eines teilweisen bzw. vollständigen Stopps der Produktionseinrichtung (PE) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Profildaten in Form von persönlichen Mittelwerten von Bedien- oder Reaktionszeiten des Bedieners (M) auf einer Smart-Card gespeichert werden, die der Bediener zu Beginn seiner Tätigkeit als Authentifizierungsmittel in ein mit der Produktionsvorrichtung (PE) verbundenes Lesegerät (LG) einführt.