Industrie 4.0

Industrie 4.0 en ergonomie

De vierde industriële revolutie wordt gekenmerkt door robotisering en digitalisering. Tussen de mens en de robot ontstaan daarbij allerlei tussenvormen waarbij mens en robot samenwerken of versterkt worden. Industrie 4.0 gaat gepaard met innovaties zoals robots, goods-to-man systemen, cobots, artificial intelligence (AI), augmented reality (AR) en exoskeletten. Hierin ligt een grote opportuniteit voor ergonomie om de fysieke en mentale belasting te verminderen. Vanaf het begin van het ontwerpproces dient men echter rekening te houden met de mens zodat niet enkel de resttaken overblijven.

Robots

Zware jobs wegwerken

De opportuniteit van robots op vlak van ergonomie is het wegwerken van fysiek belastende jobs. In fysieke sectoren zoals de logistiek of de bouw is immers twee derde van het lang ziekteverzuim te wijten aan lichamelijke klachten. Robots kunnen dan taken met een hoge herhaling, kracht of voorspelbaarheid overnemen. Geautomatiseerde magazijnen vermijden zo menselijke handelingen bij het stockeren van goederen. Manueel inpakken van steeds dezelfde producten wordt overgenomen door een robot. Daardoor kunnen standaard zware jobs of de werkdruk verminderen.

Mensen opleiden

Op taakniveau bekeken zullen jobs verdwijnen, op organisatieniveau zullen er andere en nieuwe jobs ontstaan. Toch zijn het vooral de laaggeschoolde fysieke jobs die zich het makkelijkst laten automatiseren. Deze mensen kunnen echter enkel terecht in andere fysieke jobs, die ook bedreigd zijn. Wanneer een onderneming kiest voor automatisering, dient men van het begin ook deze mensen om te scholen of te heroriënteren. Door deze profielen technisch te scholen, worden ze veel breder inzetbaar. Dat is een win voor mens en organisatie.

Goods to man systeem

Goods-to-man

Efficiëntie verhogen

Een robot is nog niet goed in het hanteren van wisselende producten. De mens is veel beter in het vinden van variabele oplossingen. Het stapelen van een drager met telkens verschillende producten gebeurt nog steeds beter door de mens. Dit heeft geleid tot het goods-to-man systeem. Het magazijn is daarbij geautomatiseerd en de robot voert de goederen aan via een transportband tot bij de operator. Deze plaatst vervolgens de artikelen op de pallet, in de kar, trolley of container. Het grote voordeel is dat men op die manier de productiviteit sterk kan opdrijven. Er wordt immers geen tijd verloren met het rondwandelen tijdens het order picken van producten. Dat doet de robot. De mens wordt heel efficiënt ingezet, hij werkt op een beperkte oppervlakte en is steeds productief tijdens het stapelen op de drager.

Eenzijdige belasting vermijden

Deze populaire technologie kan echter ook leiden tot jobverarming en overbelasting. Het is immers verleidelijk om alles te automatiseren wat men kan en enkel aan de mens over te laten wat een robot niet kan. Dat creëert meer statische en repetitieve jobs. De limiterende factor van het systeem blijft echter steeds de mens. De productiviteitswinst die mogelijk is door de automatisatie, zal vaak niet door de mens gehaald kunnen worden. Hoewel de houding verbetert, is de limiet bij manueel order picken van zwaardere artikels (>3kg) reeds bereikt. Industrie 4.0 zou juist moeten dienen om de fysieke belasting en de werkdruk te verminderen. Daarvoor moet men dus verder kijken dan enkel de productiviteit.

Collaboratieve cobot waarbij mens en cobot gelijktijdig in dezelfde ruimte werken.

Cobot

Echte samenwerking

Waar een robot zich achter een afgesloten hek bevindt, wordt deze barrière opgeheven met cobots. Bij industrie 4.0 werken mens en cobot in dezelfde ruimte. In de samenwerking tussen mens en cobot bestaan echter verschillende gradaties. Dat kan gaan van AGV, automatisch geleide voertuigen die het intern transport op zich nemen, tot het samen assembleren van auto-onderdelen. In het eerste geval bestaan mens en cobot samen in dezelfde ruimte, maar is er nog geen interactie (coexistence). In de verst doorgedreven vorm werken mens en cobot gelijktijdig samen in dezelfde ruimte (collaboratie). De sociale aanvaarding van de cobot als collega wordt echter wel een aandachtspunt om technostress te voorkomen.

Veilige en relevante taken

De samenwerking mens en robot brengt uiteraard extra aandacht met zich mee voor de veiligheid van de mens. Een uitdaging is immers om een cobot menselijke bewegingen te laten herkennen en daarop te anticiperen. De cobot kan dan zijn kracht en snelheid aanpassen. Vitale zones van het lichaam moeten daarbij onbereikbaar zijn, voor de rest beperken stompe oppervlakken de schade bij een eventueel contact.

De meerwaarde van cobots bestaat erin dat ze taken met een hoge kracht, herhaling of snelheid overnemen van de mens. De mens blijft zijn rol spelen in de complexe handelingen of variabele situaties. Het is daarbij belangrijk dat de taken voor de mens zinvol en relevant blijven, anders kiest men beter voor volledige automatisatie.

Medische diagnose door AI als voorbeeld van industrie 4.0

AI – artificial intelligence

Herkenning

Het concept van AI biedt de mogelijkheid om de toepassingsmogelijkheden van robotisering verder uit te bereiden naar niet-routinetaken. Vandaag ligt de meerwaarde van de mens in het bedenken van creatieve oplossingen in wisselende omstandigheden. Met artificiële intelligentie wordt ook dat denkproces overgenomen door de technologie. Spraakherkenning, gezichtsherkenning en productherkenning zijn de eerste stappen van AI die reeds ingang vinden op de werkvloer. De diagnose van longkanker, een bestralingsplan voor hoofd- en halskanker kan zo sneller en juister gebeuren door middel van een zichzelf bijsturend algoritme. Dit zijn succesverhalen van industrie 4.0.

Onvoorspelbaar?

Artificiële intelligentie staat echter nog in zijn kinderschoenen. Een robot die alle artikelen met bijhorend formaat en gewicht kent en herkent zou heel efficiënt zelf een container kunnen laden of lossen. Dat kan echter nog niet. De mens blijft ook steeds nodig om de technologie te trainen. Door middel van machine learning kan deze zich dan steeds verder optimaliseren. De input blijft echter van de mens komen. Een mogelijke bedreiging die wordt gezien, is dat de machine tot oplossingen kan komen, die de mens niet meer kan controleren. Vandaag is de opportuniteit vooral om toepassingen te zoeken waarbij AI “herkenning” van details en kwaliteitscontrole kan overnemen.

Light Guide System dat instructies op werkvlak projecteert.

AR – augmented reality

Extra info

Tussen mens en robot zijn er verschillende tussenvormen. Meer aan de kant van de mens staat “augmented reality”. Hierbij wordt er extra informatie gegeven aan de mens, waardoor die efficiënter en effectiever kan werken. Best gekend zijn de smart glasses die instructies geven op het brilglas. Een toepassing hiervan is vision picking. De slimme bril geeft aan hoeveel stuks van een bepaald product op welke plaats moeten gepickt worden. Een andere toepassing is het “Light Guide system”. De instructies worden dan geprojecteerd of lichtsignalen geven aan welke onderdelen genomen moeten worden of waar ze geplaatst moeten worden. Deze extra informatie versterkt de mens en zorgt voor minder fouten. Ook mensen met een beperking worden breder inzetbaar of kunnen meer taken aan zoals in de sociale economie.

Mentale belasting

Belangrijk bij augmented reality is dat de mens in de lead van het werk blijft staan. De extra aangeboden info moet vooral ondersteunen en niet enkel sturen. De balans van een goede mentale belasting vormt de uitdaging voor ergonomie. Light picking waarbij de operator enkel achter lichtjes aanloopt, is immers geestdodend en daardoor mentaal belastend. Bij smart glasses dient men met het ene oog in de verte te kijken, bij het andere oog steeds dichtbij te focussen op de info op het brilglas. Dat is eveneens belastend voor het brein, hoewel dat trainbaar zou zijn… Cognitieve ergonomie vormt hier het aandachtspunt.

Actief exoskelet dat extra kracht geeft bij het oprichten van de romp

Exoskeletons

Statische taken

Passieve exoskeletons ondersteunen de mens op fysiek vlak. Een extern harnas dat energie kan opslaan en terug vrijgeven, kan fysiek werk minder zwaar maken. Exoskeletten voor de rug en schouders komen vooral tot hun recht bij statische houdingen en lichte gewichten. In de automotive industrie waarbij men veel en lang boven schouderhoogte werkt, kan een exoskelet de arm ondersteunen in deze houding. Een chirurg die langdurig met licht gebogen rug opereert, krijgt extra steun van een extern harnas. De evolutie naar actieve exoskeletten is reeds ingezet. Daarbij geven motors extra kracht aan het lichaam.

Basis ergonomie belangrijk

Exoskeletten zijn echter geen wondermiddel. Bij dynamische taken komen namelijk praktische ongemakken naar voor. De gebruikers krijgen het warm, vinden het vermoeiend, de bewegingsvrijheid wordt beperkt, enz… Objectief wordt soms ook een verschuiving van de spierbelasting gevonden van rug naar schouders of omgekeerd. Testen blijft het devies… Een exoskelet is ook geen oplossing voor te zware gewichten. De basis ergonomie zoals gewicht beperken, werkhoogte aanpassen, reikafstand beperken,… zijn de eerste maatregelen waaraan men moet denken. 

Besluit industrie 4.0

Industrie 4.0 met zijn nieuwe technologieën bieden heel wat mogelijkheden op vlak van ergonomie. De samenwerking of ondersteuning van de mens kan het werk fysiek minder belastend maken en de werkdruk verminderen. Toch zijn er bij elke technologie ook aandachtspunten op vlak van ergonomie. De mens dient steeds centraal bij het creëren van nieuwe werkposten.