WO2011117061A1 - Verfahren zur überwachung des aufmerksamkeitszustandes eines bedieners einer produktionseinrichtung - Google Patents

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WO2011117061A1 PCT/EP2011/053418 EP2011053418W WO2011117061A1 WO 2011117061 A1 WO2011117061 A1 WO 2011117061A1 EP 2011053418 W EP2011053418 W EP 2011053418W WO 2011117061 A1 WO2011117061 A1 WO 2011117061A1
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Christoph Niedermeier
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/162—Testing reaction times
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • F16P3/12—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine
    • F16P3/14—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the state of attention of an operator of aadosein ⁇ direction in many areas of industrial manufacturing employees perform increasingly more demanding tasks that the full attention of the employee erfor ⁇ countries. In the event of a decrease in concentration due to overwork or overwork, the loss of quality in production, as well as damage to production facilities or even risks to the health and life of employees, may result.
  • the object underlying the invention is now to provide a method for monitoring the state of attention of persons in the operation of production facilities, in which the abovementioned disadvantages are avoided as far as possible.
  • This object is achieved by the features of claim 1 according to the invention.
  • the other claims relate to ⁇ preferred embodiments of the invention.
  • the invention relates to monitor listeners based on the manner how he performs individual Ulschrit ⁇ te, a method which allows using already existing operational data from production facilities, the attention of a Bedie- essentially.
  • operating and reaction times of the operators are regularly determined and statistically evaluated for repeated operations from signals from sensors and controls of the production facility in an evaluation unit, and reactions are initiated in the case of standard deviations.
  • ⁇ additional sensor not to ⁇ additional sensor is required for this purpose, it must see the data of the operator raised no medical, the probability of false alarms is reduced and by storing typical for the operator averages and correlations on a smart card, which also serves as a means of authentication , the transient response of the analysis can be shortened and data protection requirements can be better taken into account.
  • Procedure roughly simplifies a production device PE, with an operating element BE, z. B. a lever, and a sensor LS, eg. A light barrier, is equipped.
  • a production device PE with an operating element BE, z. B. a lever, and a sensor LS, eg. A light barrier
  • the Course of a production process is here, for example, triggered by a continuous on a production line workpiece, the light barrier LS.
  • the time interval between the triggering of the light barrier LS and the actuation of the lever BE is detected by an analysis unit AE and subjected to a statistical analysis.
  • a significant deviation or a repeated signifi ⁇ edge deviation from the average time interval of the events is regarded as an indicator of a dangerous situation and leads to a corresponding action, eg. An activation of an alarm device AL, eg. A pawl.
  • An essential part of the invention is, to analyze the temporal variations that occur during actuation of control elements of machines and statistically deduce whether an employee alert and focused at work or if his concentration and attention starts from ⁇ zusinken.
  • a machine or a production device PE is equipped with an evaluation unit AE, time-resolved information about the actuation of certain operating elements BE and measured values from sensors LS, which are mounted in the work area of the employee M, collects and kon ⁇ continuously subjected to a statistical analysis.
  • This information and measured values are usually available in the form of operating data of the production facilities PE anyway, and the evaluation unit can be realized by software in the control computer for the machine or production facility.
  • the operations re ⁇ regularly recurring events include, leading to regelmä ⁇ SSIG occurring actuation of control elements BE.
  • the subject of the statistical analysis are correlations of the temporal sequence of certain events, eg the actuation of a lever BE or the triggering of a light barrier LS.
  • Significant deviations of averages that fall out of the customary spread of the relevant measurement value or Subject Author ⁇ fenden correlation provide here an indication that the employee is tired, sick or just distracted.
  • a differently strong reaction can take place.
  • the employee for example, pointed to his diminished attention; in the case of repetition or in ge ⁇ eventful production facilities, an alarm is triggered or, or in very critical cases, the plant for safety's sake stopped.
  • an employee-specific configuration of Analysevor- can optionally have a profile that stores typical of the staff averages and correlations and thus makes an attack of the analysis engine at the beginning of a layer unnecessary, or at least shortened ver ⁇ .
  • current measurement data as well as profiles in a non-readable form e.g. Encrypted, stored to meet privacy requirements or privacy requirements.
  • Profile data can optionally be approximately on a smart card vomit ⁇ chert, which introduces the employees at the beginning of his activities as a means of authentication in a company affiliated withadosvor ⁇ directional reader LG.

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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

Beschreibung
Verfahren zur Überwachung des Aufmerksamkeitszustandes eines Bedieners einer Produktionseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Aufmerksamkeitszustandes eines Bedieners einer Produktionsein¬ richtung In vielen Bereichen der industriellen Fertigung führen Mitarbeiter zunehmend anspruchsvoller werdende Aufgaben durch, die die volle Aufmerksamkeit des jeweiligen Mitarbeiters erfor¬ dern. Im Fall von nachlassender Konzentration durch Übermüdung oder Überlastung des Mitarbeiters können Qualitätsein- bussen 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 ent¬ sprechende Gefahren vermeiden. Die erfordert derzeit aller¬ dings 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 Mitarbei- ters überwacht. Darüber hinaus kommen auch sogenannte „Tot¬ manneinrichtungen" 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 sei- ner eigentlichen Tätigkeit bewusst vorgenommen werden und stellen dadurch eine zusätzliche Belastung und Ablenkung dar.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun dar- in, 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 be¬ vorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die Erfindung betrifft im Wesentlichen ein Verfahren, das es gestattet, unter Nutzung ohnehin vorhandener Betriebsdaten von Produktionseinrichtungen die Aufmerksamkeit eines Bedie- ners anhand der Art und Weise, wie er einzelne Arbeitsschrit¬ te 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 zu¬ sätzliche Sensorik erforderlich, es müssen keine medizini- sehen 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 Ar¬ beiter oder Bediener M jeweils den Hebel BE, um einen be- stimmten 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 signifi¬ kante 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 Glo- cke .
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 ab¬ zusinken 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 kon¬ tinuierlich 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 re¬ gelmäßig wiederkehrende Vorgänge beinhalten, die zu regelmä¬ ßig 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 übli- chen Streubreite des betreffenden Messwertes bzw. der betref¬ fenden 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 ge¬ fahrenträchtigen Produktionseinrichtungen wird ein Alarm aus- gelöst 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 wer¬ den .
Eine Mitarbeiter-spezifische Konfiguration der Analysevor- richtung 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 ver¬ kürzt .
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 gespei¬ chert werden, die der Mitarbeiter zu Beginn seiner Tätigkeit als Authentifizierungsmittel in ein mit der Produktionsvor¬ richtung verbundenes Lesegerät LG einführt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung des Aufmerksamkeitszustandes ei¬ nes Bedieners (M) einer Produktionseinrichtung (PE) ,
bei dem für wiederholte Bedienvorgänge aus Signalen von Sen¬ soren (LS) und Bedienelementen (BE) der Produktionseinrichtung (PE) in einer Auswerteeinheit (AE) regelmäßig Bedienoder Reaktionszeiten des Bedieners (M) ermittelt und statis¬ tisch auswertet und bei Normabweichungen Reaktionen einleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem eine signifikante Abweichung oder eine wiederholte signifikante Abweichung vom durchschnittlichen zeitlichen Ab- stand zeitlich korrelierter Signale von mindestens einem Sensor (LS) und mindestens einem zugehörigen Bedienelement (BE) der Produktionseinrichtung (PE) als eine jeweilige Normabweichung gewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem eine Kombination von mindestens zwei jeweiligen Normabweichungen zu einer Reaktion führt.
4. 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.
5. 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 .
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