EINLEITUNG
„Systeme der künstlichen Intelligenz (KI) sind vom Menschen entwickelte Softwaresysteme (und gegebenenfalls auch Hardwaresysteme), die in Bezug auf ein komplexes Ziel auf physischer oder digitaler Ebene handeln, indem sie ihre Umgebung durch Datenerfassung wahrnehmen, die gesammelten strukturierten oder unstrukturierten Daten interpretieren, Schlussfolgerungen daraus ziehen oder die aus diesen Daten abgeleiteten Informationen verarbeiten, und über das bestmögliche Handeln zur Erreichung des vorgegebenen Ziels entscheiden. KI-Systeme (...) sind auch in der Lage, die Auswirkungen ihrer früheren Handlungen auf die Umgebung zu analysieren und ihr Verhalten entsprechend anzupassen“ (Hochrangige Expertengruppe für Künstliche Intelligenz der EU-Kommission: Eine Definition der KI: Wichtigste Fähigkeiten und Wissenschaftsgebiete, EU-Kommission, Brüssel, April 2019, S. 6).
Die ASU-Serie beleuchtet in loser Folge verschiedene Forschungsprojekte und -initiativen, wo KI am Arbeitsplatz heute erprobt wird oder schon zum Einsatz kommt.
Im dritten Beitrag wird ein smarter Kraftanzug vorgestellt, der bei allen Aufgaben unterstützt, die manuelles Handling beinhalten.Hanns Wildgans
Muskel- und Skeletterkrankungen sind nach einer Studie der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA; s. „Weitere Infos“) für knapp ein Viertel aller Arbeitsunfähigkeits-(AU-)Tage in Deutschland verantwortlich und verursachen einen volkswirtschaftlichen Schaden von mehr als 30 Milliarden Euro pro Jahr. Dieses Gesundheitsrisiko wird wesentlich mitgeprägt von einem Drittel der Beschäftigten, die regelmäßig schwer heben und tragen.
Dies hat in den vergangenen Jahren zur Entwicklung zahlreicher Hilfsmittel geführt: An stationären Arbeitsplätzen wurden Hebehilfen und höhenverstellbare Aufnahme- und Ablagemöglichkeiten geschaffen und in verschiedenen mobilen Bereichen kamen Exoskelette zum Einsatz. Darunter verstand man bisher Mensch-Maschinen-Systeme, die menschliche Intelligenz mit maschineller Kraft (aktive Exoskelette) oder Federkräften (passive Exoskelette) kombinierten, um die Bewegungen der Tragenden zu unterstützen beziehungsweise zu verstärken. Somit bringen sie menschliche Flexibilität und Problemlösungskompetenz in Prozesse ein, für die herkömmliche Hilfsmittel oder Vollautomatisierung keine praktikable oder ökonomisch sinnvolle Lösung sind. Über die verschiedenen Konstruktionsansätze wurde in der ASU in den letzten Jahren mehrfach berichtet. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse sind im Mai 2020 auch in die AWMF-Leitlinie „Einsatz von Exoskeletten im beruflichen Kontext zur Primär-, Sekundär- und Tertiärprävention von arbeitsassoziierten muskuloskelettalen Beschwerden“ eingeflossen (s. „Weitere Infos“).
Eine Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Exoskelette soll exemplarisch im Folgenden vorgestellt werden. Für den Hauptanwendungsbereich „schweres Heben“ mit gleichzeitig aktiver Laufunterstützung hat ein Unternehmen aus Augsburg eine komplette Systemlösung entwickelt, die bei allen Aufgaben unterstützt, die manuelles Handling beinhalten. Logistikprozesse mit Kommissionieren, Be- und Entladevorgängen, Palettieren, aber auch Arbeiten auf Baustellen und Turmbesteigungen führen zu einer messbar reduzierten Belastung der Beschäftigten bei der Ausübung ihrer Tätigkeiten.
30 kg Entlastung pro Hebevorgang
Der smarte Kraftanzug unterstützt gleichzeitig zwei Körperregionen: den unteren Rücken mit einer aktiven Unterstützung bis zu 30 kg pro Hebebewegung und die Beine beim Tragen von Lasten und Treppensteigen mit einem sanften Push im Antritt (➥ Abb. 1). An den jeweiligen Körperbewegungen erkennt das System Heben und Gehen und unterstützt jeweils gezielt die Körperfunktionen. Dadurch verringern sich der Grad der körperlichen Belastung und die Ermüdungserscheinungen und daraus resultierende Fehler werden reduziert. Im Ergebnis steigen Effizienz und Gesamtleistung messbar – die Arbeit wird sicherer und einfacher.
Das Herzstück des Exoskeletts ist aus robuster Kohlefaser in Leichtbauweise hergestellt, wiegt mit Akku rund 7 kg und ist
staub- und wasserdicht (IP 54). Dies ermöglicht nun auch problemlos Einsätze im Freien. Als Energieversorgung dient eine 40-V-Batterie, die bei Volllast vier Stunden Unterstützung bietet. Die Hot-Swapping-Funktion (hot swap = engl. für „heißer Tausch“) der Batterien im laufenden Betrieb sorgt für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung und praktisch unbegrenzte Nutzungszeiten. Daraus resultieren neue Einsatzmöglichkeiten, zum Beispiel auch auf Baustellen, in Außenlagern oder Werkstätten.
Die Künstliche Intelligenz liefert ein digitaler Zwilling
Wer bisher schon die Einführung von Exoskeletten im Betrieb begleitet hat, kennt oft wochenlange Erprobungsphasen mit großenteils subjektiven Eindrücken und häufig unbefriedigendem Ergebnis. Das vorgestellte System soll die ergonomische Beratung vereinfachen, da die Software mit Hilfe von Echtzeitdaten einen sogenannten „digitalen Zwilling“ generiert, der beispielsweise riskante Bewegungen, schädliche Belastungen und kritische Wiederholungen meldet. Er zeigt die richtige Körperhaltung und Hebepraktiken bei manuellen Arbeiten in Echtzeit auf und trägt dazu bei, übermüdungsbedingte Fehler und Verletzungen zu vermeiden. Die cloudbasierte Software setzt künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen ein, um gesundheitliche Risiken der Beschäftigten zu identifizieren, Sicherheitsvorkehrungen zu definieren und dadurch die Arbeitsprozesse zu verbessern. So können die Unternehmen die Sicherheit von Hebevorgängen an manuellen Arbeitsplätzen individuell und intelligent verfolgen und optimieren.
Eine weitere Komponente des Kraftanzugs gibt zudem sinnvolle Pausenempfehlungen und schlägt schnelle und einfach Dehnungsübungen vor, um die Gesundheit und Arbeitsfähigkeit zu erhalten. Sie passt die Unterstützung während der Schicht an die zunehmende Ermüdung an und gibt Warnhinweise auf mögliche Ermüdungsfaktoren.
Die umfangreichen Reporting-Funktionen, die in Echtzeit cloudbasiert für jeden vernetzten Kraftanzug über WLAN verfügbar sind, geben einen sofortigen Überblick über die Wirksamkeit der durchgeführten Arbeitsschutzmaßnahmen. Dies soll einer Überlastung der Mitarbeitenden vorbeugen.
Mit den verfügbaren Echtzeitdaten können ebenfalls Engpässe und Störungen im Workflow erkannt werden, was zur Prozessoptimierung beiträgt. Außerdem bildet das System die Grundlage für maschinelles Lernen und die weitere Entwicklung zukunftsweisender KI-Systeme durch die Sammlung der weltweiten Anwendungsdaten.
Interessenkonflikt: Der Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt vorliegt.
doi:10.17147/asu-1-216980
Weitere Infos
BAuA (Hrsg.): Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit – Berichtsjahr 2017/
https://www.baua.de/DE/Themen/Arbeit-und-Gesundheit/Muskel-Skelett-Erkr…
AWMF-Leitlinie Reg.-Nr.002-046
https://www.awmf.org/leitlinien/detail/ll/002-046.html
Kernaussagen
Nutzenden Pausenempfehlungen und Entspannungsübungen und kann mit der Auswertung weltweiter Anwendungsdaten die Systeme weiter optimieren.
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