Wearables in der Industrie. Praktische Anwendung sowie Chancen und Probleme

Das Beispiel Smart Glasses


Hausarbeit, 2020

23 Seiten, Note: 1,3


Leseprobe

Inhalt

Abkürzungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung der Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit

2. Grundlagen
2.1 Definitionen
2.1.1 Wearables
2.1.2 Abgrenzung Wearables
2.1.3 Smart Glasses
2.2 Technologien
2.2.1 Kommunikations- und Vernetzungstechnologien
2.2.1.1 WLAN
2.2.1.2 Bluetooth
2.2.2 Augmented Reality
2.2.3 Interaktionskonzepte

3. Praktische Anwendungen in der Industrie
3.1 Unterstützung von Montage- und Wartungsprozessen
3.1.1 Anwendung: Unterstützung von Montage- und Wartungsprozessen
3.1.2 Technologie: Unterstützung von Montage- und Wartungsprozessen
3.2 Ferndiagnostik und Remoteunterstützung
3.2.1 Anwendung: Ferndiagnostik und Remoteunterstützung
3.2.2 Technologie: Ferndiagnostik und Remoteunterstützung
3.3 Qualitätskontrollen und Mängelerkennung von Erzeugnissen
3.3.1 Anwendung: Qualitätskontrollen und Mängelerkennung
3.3.2 Technologie: Qualitätskontrollen und Mängelerkennung

4. Chancen und Probleme des Einsatzes von Smart Glasses in der Industrie
4.1 Methodik der Analyse
4.2 Durchführung der Analyse

5. Fazit

Literaturverzeichnis

Internetquellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Chancen und Herausforderungen der Einsatzmöglichkeiten

1. Einleitung

1.1 Problemstellung

Die Arbeitswelt in der Industrie steckt in einem tiefgreifenden Umbruch. Durch den technologischen Fortschritt ergeben sich immer neue Möglichkeiten die menschliche Arbeit durch den Einsatz von Computern und anderen Technologien zu erleichtern und zu unterstützen. Zudem werden immer mehr Arbeitsschritte automatisiert und digitalisiert. Wichtige Stichworte sind hier Industrie 4.0 und Internet of Things.

Smartwatches als bekannteste Wearable-Anwendung haben den Einzug in den Alltag vieler Menschen gefunden. Sie fungieren heute hauptsächlich als Fitnesstracker oder erweitertes Handydisplay. In der Wirtschaft hingegen werden Wearables bisher kaum produktiv eingesetzt. Insbesondere Smart Glasses konnten sich noch nicht durchsetzen. So haben heute (September 2019) zwar 36 % der Deutschen ab 16 Jahren eine Smartwatch und weitere 29 % geben an ein Fitnesstracker zu verwenden,1 jedoch besitzen nur 4 %2 der Befragten eine Smart Glasses.

Wearables bieten die Möglichkeit die Digitalisierung der Arbeitswelt zu beschleunigen. Heute sind die meisten, der wenigen existierenden, Smart Glasses - Anwendungen im Unternehmensbereich im Logistiksektor, genauer gesagt bei der Lagerhaltung, verortet.3

1.2 Zielsetzung der Arbeit

Zielsetzung dieser Arbeit ist es herauszuarbeiten welche Potentiale der Einsatz von Wearables in der Industrie bietet. Heute sind Wearables für vieler Menschen hauptsächlich ein elektronisches Spielzeug. Sie bieten aber über Unterhaltungs- und Fitnesszwecke hinausgehende Möglichkeiten, die in dieser Arbeit herausgearbeitet werden soll.

Im Privatbereich werden hauptsächlich Smartwatches verwendet und keine Smart Glasses. Mit diesen kann jedoch Augmented Reality genutzt werden, wodurch sich weitergehende Chancen ergeben. Deshalb sollen in dieser Arbeit hauptsächlich Smart Glasses und nicht Smartwatches untersucht werden.

Die Forschungsfrage dieser Arbeit lautet: Welche Chancen und Herausforderungen hat der Einsatz von Wearables wie Smart Glasses in der Industrie?

In dieser Ausarbeitung möchte der Verfasser sich maßgeblich mit der Industrie beschäftigen. Denn dort befinden sich Wearables, im Gegensatz zu den Geräten für Privatleute, noch im Entwurfs- und Teststadium. So existieren bisher kaum bis keine einsatzfähigen Standardlösungen, die sich universell einsetzen lassen. Zudem gibt es in der Industrie oft monotone und wenig produktive Arbeit wie die Dokumentation von Prüfdaten. Durch den Einsatz von Wearables können solche Tätigkeiten automatisiert, Schulung interaktiv durchgeführt oder Fernwartung betrieben werden. Dem Leser sollen die Grundlagen von Wearables und Smart Glasses nahegebracht und mögliche Einsatzzwecke von Smart Glasses in der Industrie aufgezeigt werden. Zudem soll der Leser die Chancen und Risiken dieser Anwendungen kennenlernen.

1.3 Aufbau der Arbeit

Um ein besseres Verständnis dieser Arbeit zu ermöglichen, wird zunächst der Begriff des Wearables definiert. Dazu werden unterschiedliche Definitionen miteinander verglichen und eine Arbeitsdefinition festgelegt. Diese wird im nachfolgenden Teil von einer ähnlichen, ebenfalls tragbaren elektronischen Geräteklasse, den Smartphones, abgegrenzt. Anschließend wird die Geräteklasse der Smart Glasses näher erläutert. Danach werden die technologische Grundlagen wie Kommunikationstechnologien oder Augmented Reality erklärt. Mit der Nennung von möglichen Interaktionskonzepten schließt das zweite Kapitel.

Im dritten Kapitel werden drei mögliche Anwendungsfälle für Smart Glasses in der Industrie vorgestellt und ihre technischen Voraussetzungen dargelegt. Die Chancen und Risiken dieser Einsatzmöglichkeiten werden im vierten Kapitel tabellarisch analysiert. Im abschließenden fünften Kapitel wird dann ein Fazit zu den Einsatzpotentialen gezogen und die Untersuchungsergebnisse kurz zusammengefasst.

2. Grundlagen

2.1 Definitionen

2.1.1 Wearables

Was genau ein Wearable ist und wie man es definieren kann ist umstritten.4 Daher werden nun verschiedene Sichtweisen vorgestellt und die der dieser Arbeit zugrundeliegende Definition benannt. Wearable ist die verkürzte Form von Wearable Computing, die Begriffe können als Synonym füreinander verwendet werden.5 Aus Gründen der Lesbarkeit wird in dieser Arbeit überwiegend die Kurzform Wearable gebraucht.

Steve Mann definiert Wearables als eine Form von immer eingeschalteten und empfangsbereiten Computern, die am Körper getragen werden.6 Er sieht Wearables demnach als eine Art technisches Kleidungsstück, dessen Funktionalität beständig zur Verfügung steht und auch verwendet wird. Thad Starner verwendet eine ähnliche Definition. Er beschreibt sie als andauernd getragenen und im Einsatz befindlichen intelligenten Assistenten, der die Gedächtnisleistung, die Intelligenz, Kreativität, Kommunikationsfähigkeit und die physischen Sinne und Fähigkeiten erweitert.7

Beide stimmen darin überein, dass sie Wearables als etwas permanent Getragenes ansehen, das die Fähigkeiten der Benutzer erweitert und sie im gesamten Alltag unterstützt. Sie betrachten Wearables demzufolge als ein „universelles Hilfsmittel“8. Andere Definitionen hingegen definieren Wearables als eine Hilfe zur Unterstützung einer bestimmten oder einer bestimmten Gruppe von Tätigkeiten und nicht zur Begleitung aller ausgeübten Tätigkeiten im Tagesverlauf. Die grundlegenden Eigenschaften von Wearables, und somit die beständige Nutzung während des Tragens, die Empfangsbereitschaft und die unterstützende Grundhaltung von Wearables umfassen sie jedoch ebenso.

So zum Beispiel die Arbeitsgruppe WearIT@work. Sie definieren Wearables, neben den genannten Attributen, als Geräte, die dem Nutzer konstant bei der Verrichtung bestimmter (Arbeits-)Schritte unterstützen, ohne dass der Benutzer sie aktiv zur Hilfestellung anregen muss.9 Für das Verständnis dieser Arbeit soll die letztere Definition als Grundlage ausreichend sein, da Wearables im industriellen und nicht alltäglichen Kontext betrachtet werden sollen. Dennoch erkennt auch der Verfasser dieser Arbeit an, dass Wearables zukünftig den gesamten Alltag ihrer Träger optimieren könnten.

2.1.2 Abgrenzung Wearables

Ein wesentlicher Unterschied zwischen Wearables und anderen mobilen Geräten wie Smartphones und Laptops besteht laut Steve Mann darin, dass Wearables beständig eingeschaltet und aktiv sind und so eine neue Form der Mensch- Maschinen-Interaktion darstellen.10 Somit müssen Wearables nicht erst eingeschaltet werden um sie verwenden. Wearables sind fest im Arbeitsbereich des Trägers integriert11 - sie werden, wie der Name besagt, am Körper getragen - und können daher nur schwer ignoriert oder vergessen werden. Andere mobile Geräte hingegen können weggelegt oder weggesteckt werden. Somit kann die Interaktion mit ihnen unterbrochen werden.

Zudem haben Wearables einen unterstützenden Charakter und werden zeitgleich mit einer anderen Tätigkeit ausgeführt, während die Interaktion mit einem Laptop die Haupttätigkeit zu diesem Zeitpunkt ist.12 Daher eignen sich Wearables auch nur für Anwendungen, die nicht die volle Aufmerksamkeit des Nutzers erfolgen und nicht zum Abspielen von Filmen oder dem Schreiben von langen E-Mail. Darin liegt auch der Hauptunterschied zwischen Wearables und beispielsweise Smartphone begründet: Wearables sind in die jeweiligen Prozesse und Arbeitsschritte integriert und unterstützen diese nahtlos,13 während es bei der Benutzung eines Smartphones zu einer Unterbrechung des Arbeitsvorgangs kommt.

Ein weiteres relevantes Unterscheidungsmerkmal zwischen Wearables und Smartphones ist, dass Wearables Freihand genutzt werden können14, da sie fest am Körper befestigt sind. Mobiltelefon müssen dagegen für die meisten Tätigkeiten in der Hand gehalten werden. Für Smartphones gibt es nur vereinzelt Anwendungen wie Sprachassistenten, die Freihand bedient werden können.

Wearables unterstützen zusammenfassend somit die aktuelle Tätigkeit des Trägers durch ihre Interaktiv mit ihm. Dafür sind sie immer eingeschaltet, empfangsbereit und freihändig zu bedienen. Smartphones dagegen sind die Hauptinteraktion des Verwenders zu diesem Zeitpunkt sind.

2.1.3 Smart Glasses

Smart Glasses, die umgangssprachlich auch Datenbrillen genannt werden, sind eine Wearable-Anwendung, die sowohl im Alltag, als auch im industriellen Arbeitskontext verwendet werden kann. Smart Glasses sind eine Art von Wearables in Brillenform, die in die Umgebung des Trägers virtuelle Informationen einblenden.15 Es werden demnach Wearables mit Augmented Reality (AR) Technologien verbunden.16

Smart Glasses werden in die Klasse der Head-Mounted-Displays (HMDs) klassifiziert,17 sie sind somit ein mögliches Erscheinungsbild von HMDs. Andere Unterarten von HMDs sind beispielsweise Videobrillen oder Virtuell-Reality-Brillen (VR-Brillen). Videobrillen sind die einfachste Form von HMDs.

Smart Glasses können anstelle von herkömmlichen Brillen getragen werden oder über diesen als eine weitere Brillen-Schicht montiert werden. Damit bekommen auch Menschen, die auf Brillen als Sehhilfe angewiesen sind, Zugang zu Smart Glasses. Verschiedene Technologien, wie zum Beispiel GPS-Sensoren und Kameras sammeln Informationen, die durch die Brille ausgewertet werden. Anhand dieser Informationen werden passende Elemente in Echtzeit in das Blickfeld des Trägers eingeblendet.

Bestandteile aus denen Smart Glasses bestehen sind laut Rauschnabel et al. eine Kamera, ein Mikrophon, ein GPS-Sensor und ein Prisma-Display.18 Durch das Einblenden von Elementen ermöglichen Smart Glasses Augmented Reality. Zudem sind ein Lautsprecher und weitere Sensoren, wie ein Helligkeitssensor, denkbar. Die meisten Smart Glasses sind keine Stand-Alone Geräte, sondern benötigen zur vollständigen Nutzung eine Verbindung zu einem Smartphone. Es gibt allerdings auch autark funktionierende Geräte. Nachteilig ist in solchen Fällen allerdings, dass die gesamte Technik in der Brille untergebracht werden muss, was sie schwer und klobig macht.

Einige Datenbrillen ermöglichen kein Augmented Reality, sondern sind eine Art erweitertes Display, auf dem beispielsweise Videos abgespielt werden können.19 Diese sind strenggenommen keine Smart Glasses, sondern Videobrillen und sollen daher in dieser Arbeit nicht explizit untersucht werden. Die erste für den Massenmarkt bestimmte Smart Glasses war die 2012 vorgestellt Google Glass von Google.20 Sie war jedoch nicht sonderlich erfolgreich und wurde bereits 2015 wieder vom Markt genommen.21

2.2 Technologien

2.2.1 Kommunikations- und Vernetzungstechnologien

2.2.1.1 WLAN

WLAN steht für Wireless Local Area Network. Ein WLAN ist ein funkbasiertes lokales Netzwerk. Durch WLAN ist es möglich, sich drahtlos mit einem Netzwerk zu verbinden. Dadurch kann auf alle Netzwerkressourcen, wie beispielsweise Datenspeicher oder Drucker, und das Internet zugegriffen werden.22 Zudem ermöglich WLAN den Datenaustausch. Der am weitesten verbreitete WLAN- Standard ist der mit der Frequenz 2,4 GHz operierende IEEE 802.11b, der rückwärtskompatibel mit dem Originalstandard ist.23 Der erste WLAN-Standard IEEE 802.11 wurde 199724 veröffentlicht und seitdem mehrfach verbessert und ergänzt. WLAN verwendetet i.d.R. ein Frequenzband zwischen 2,4 und 5,0 GHz.25

Ein WLAN - Netzwerk kann direkt oder indirekt mit mehreren LANs verknüpft sein. Das entstehende Netzwerk kann ein großes Gebiet abdecken. Die Verknüpfung von vielen LANs zu einem großen Netzwerk werden auch Metropolien Area Network (MAN) genannt.26

Gegenüber klassischen, kabelgebundenen Netzwerken bietet WLAN einige Vorteile. So ist die Nutzung von WLAN deutlich flexibler möglich, da nur innerhalb des Empfangsbereichs gearbeitet werden muss und nicht an einem bestimmten Ort. Dies ist mit einem erheblichen Kostenvorteil verbunden, da keine Kabel gekauft und aufwendig verlegt werden müssen. Zudem können weitere Nutzer schnell und unkompliziert angebunden werden. Auch entfallen Kabel als mögliche Störungsquelle.

Dennoch hat WLAN als drahtloses Funknetz auch Nachteile gegenüber dem kabelgebundenen LAN. So ist WLAN beispielsweise deutlich anfälliger für Störrungen durch die Umwelt. Hindernisse wie Wände und Metallstreben können die Übertragung behindern. Andere Wellen, wie Wellen von Mikrowellenherden können die Übertragung sogar komplett unterbrechen. Hinzukommt, dass die Übertragungsgeschwindigkeit und Bandbreite im WLAN meistens deutlich geringer ist als im LAN, da sich mehrere Benutzer einen Zugangspunkt teilen.27

2.2.1.2 Bluetooth

Ein weiterer von Wearables oft verwendeter Kommunikationsstandard für den engeren Nahbereich ist Bluetooth. Im Gegensatz zu WLAN wurde Bluetooth ursprünglich hauptsächlich entwickelt, um die kabellose Kommunikation zwischen einem Computer und Peripheriegeräten,28 wie Mäusen oder Tastaturen, zu ermöglichen. Der erste Bluetooth - Standard, Bluetooth 1.0a, wurde 1998 von der Bluetooth Special Interest Group festgelegt.29 Seitdem gab es bis zum neusten Standard Bluetooth 5.1 immer wieder Verbesserungen. So wurde beispielsweise der Energieverbrauch verringert, die Datenübertragungsrate erhöht, die Sicherheit verbessert oder die maximale Übertragungsdistanz vergrößert. Bluetooth bietet einige Protokollstapel an,30 mit denen interaktive Dienste ermöglicht werden.

[...]


1 Vgl. Böhm, K., Klöß, S., Esser, R., Anteil, 2019, S. 40.

2 Vgl. Böhm, K, Klöß, S.., Esser, R, Anteil, 2019, S. 49.

3 Vgl. Zobel, B. Berkemeier, L., Werning, S., Thomas, O., Logistik, 2016, S. 1727.

4 Vgl. Klug, T., Umstritten, 2008, S. 10.

5 Vgl. Kreutzer, R, Land, K., Kurzform, 2017, S. 240.

6 Vgl. Mann, S., Definition, 1998, S. 1.

7 Vgl. Starner, T., Assistent, 2002, S. 1.

8 Klug, T., Umstritten, 2008, S. 13.

9 Vgl. Boronowsky, M., Herzog, O., Knackfuß, P., Lawo, M., wearIT@work, 2005, S. 1 - 4.

10 Vgl. Mann, Steve, Definition, 1998 S. 1.

11 Vgl. Ziegler, Jens, DWUI, 2016, S. 42.

12 Vgl. Ziegler, Jens, DWUI, 2016, S. 42.

13 Vgl. Dvorak, J, nahtlos, 2008, S. 23.

14 Vgl. Hobert, S., Schumann, M., Enterprises, 2017, S. 2.

15 Vgl. Rauschnabel, P., Brem, A., Ro, Y., glasses, 2015b, S. 6.

16 Vgl. Rauschnabel, P., Brem, A., Ro, Y, glasses, 2015b, S. 3

17 Vgl. Gross, B., Brettschneider-Hagemes, M., Stefan, A., Rissler, J, HMD, 2018, S. 569.

18 Vgl. Rauschnabel, P., Brem, A, Ivens, B, Bestandteile, 2015a, S. 2.

19 Vgl. Zhang, L. et al., Monitor, 2014, S. 1.

20 Vgl. Rauschnabel, P., Brem, A, Ivens, B, Bestandteile, 2015a, S. 2.

21 Vgl. Lindner, R, Einstellung, 2015, S. 1.

22 Vgl. Tran, B., Netzwerkressourcen, 2003, S. 4.

23 Vgl. Osterhage, W, Drahtlos, 2018, S. 23.

24 Vgl. Osterhage, W., Drahtlos, 2018, S. 7.

25 Vgl. Kuntsch, A., Frequenzbereich, 2018, S. 5.

26 Vgl. Osterhage, W, Drahtlos, 2018, S. 7.

27 Vgl. Tran, B., Netzwerkressourcen, 2003, S. 5.

28 Vgl. King, T., Haenselmann, T., Kopf, S., Effelsberg, W., Bluetooth, 2006, S. 2.

29 Vgl. Osterhage, W, Drahtlos, 2018, S. 85.

30 Vgl. Ziegler, Jens, DWUI, 2016, S. 109.

Ende der Leseprobe aus 23 Seiten

Details

Titel
Wearables in der Industrie. Praktische Anwendung sowie Chancen und Probleme
Untertitel
Das Beispiel Smart Glasses
Hochschule
FOM Hochschule für Oekonomie & Management gemeinnützige GmbH, Düsseldorf früher Fachhochschule
Veranstaltung
IT-Infrastruktur
Note
1,3
Autor
Jahr
2020
Seiten
23
Katalognummer
V1014664
ISBN (eBook)
9783346421654
ISBN (Buch)
9783346421661
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Smart Glasses, Wearables, Industrie 4.0, IoT, Augmented Reality
Arbeit zitieren
Arno Wunderlich (Autor:in), 2020, Wearables in der Industrie. Praktische Anwendung sowie Chancen und Probleme, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1014664

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