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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR MONITORING THE STATE OF ALERTNESS OF AN OPERATOR OF A PRODUCTION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/117061
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates essentially to a method which, using operating data of production devices which are in any case present, makes it possible to monitor the alertness of an operator from the manner in which he performs individual work steps. For this purpose, for repeated operating processes, operating or reaction times of the operators are determined and statistically evaluated regularly in an evaluation unit from signals of sensors and operating elements of the production device, and reactions are initiated when there are deviations from the norm. Advantageously, this requires no additional sensor system, no medical data of the operator have to be collected, the probability of false alarms is reduced and, by storing operator-typical average values and correlations on a smart card, which additionally serves as an authentication means, the settling process of the analysis can be shortened and better account can be taken of data protection requirements.

Inventors:
NIEDERMEIER CHRISTOPH (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/053418
Publication Date:
September 29, 2011
Filing Date:
March 08, 2011
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
NIEDERMEIER CHRISTOPH (DE)
International Classes:
F16P3/14
Domestic Patent References:
WO2003015951A12003-02-27
Foreign References:
DE102005015486A12006-10-19
DE102007062996A12009-06-25
US20070205861A12007-09-06
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (DE)
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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 .

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.




 
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