Automatisierte Fehlerdokumentation im Maschinenpark 4.0

GUI Beispiel Doku4.0 Bachelorarbeit P. Schmelmer

Eine Bachelorarbeit zum Thema automatisierte Fehlerdokumentation im Maschinenpark 4.0 wurde im Rahmen des ProDok 4.0-Projektes geschrieben (*). Auf der diesjährigen tekom-Frühjahrstagung in Kassel mit dem Themenschwerpunkt Den Weg von der Dokumentation zur Information gestalten wird der Autor, Patrick Schmelmer, die Ergebnisse seiner Bachelorarbeit vorstellen.

Wann: Donnerstag, 6. April 2017 – 12:00-12:45

Wo: Gesellschaftssaal

Worum es bei einer automatisierten Fehlerdokumentation im Kontext eines Maschinenparks der Industrie 4.0 geht, erläutert er in diesem Beitrag.

Was haben Industrie 4.0, Smart Factory und Technische Dokumentation miteinander zu tun?

Die Begriffe Industrie 4.0 und Smart Factory bezeichnen die derzeitige vierte industrielle Revolution. Diese wird „durch das Internet der Dinge und Dienste in Gang gesetzt, [was zu] autonomen eingebetteten Systemen, die drahtlos untereinander und mit dem Internet vernetzt sind, [führt]“. [1] Die Handhabung von Fehlerfällen in der Industrie 4.0 erfordert nachhaltige Technische Dokumentation. Der Wartungstechniker vor Ort wird zunehmend darin eingebunden.

Technischen Redakteuren werden dadurch die Fertigkeiten des Informationsmanagements vermehrt abverlangt. Es bedarf interaktiver Anwendungen, welche eine automatisierte Fehlerdokumentation ermöglichen und dazu befähigen, die technischen Informationen in Zusammenarbeit unternehmens- und fachübergreifend zu pflegen. In diesem Beitrag wird anhand eines fiktiven „Maschinenparks 4.0“ als Beispielszenario die Entwicklung eines praxisorientierten Konzepts für ein Industrie-4.0-Wissensmanagementsystem beschrieben. Folgende Fragestellungen spielen hierbei eine zentrale Rolle:

  • Wie können Inhalte gemeinsam nachhaltig gepflegt werden?
  • Wie bindet man Erfahrungswissen in eine Industrie-4.0-Anwendung ein?

Neue Anforderungen an die Technische Dokumentation

Mit dem Internet und mobilen Endgeräten gibt es heute neue Kanäle für die Auslieferung von Technischer Dokumentation. Die richtige Information zugeschnitten auf den Nutzer anzeigen zu können, ist Grundvoraussetzung für ein gutes Informationsangebot. Für den möglichst reibungslosen Betrieb einer Smart Factory bedeutet dies speziell für die Instandhaltung, dass die Dokumentation kontextgerecht und schnell auffindbar sein muss.

Da in hochvernetzten Systemen viele Komponenten zusammenarbeiten, wird sich auch die Konfiguration von Anlagen dynamisch ändern. Viele im ganzen Produktlebenszyklus einer Maschine entstehenden Daten können für die Dokumentation nutzbar gemacht werden. Dazu müssen diese Informationen direkt bei ihrer Entstehung eingepflegt werden. Außerdem könnte nach diesem Prinzip die Aktualität der Dokumentation gewahrt werden, indem zum Beispiel aufgrund veränderter Bauteile die anzupassenden Prozessdaten direkt von den beteiligten Personen in das System eingetragen werden. Als Lösung bietet sich die Entwicklung eines sogenannten Content Delivery Portals (CDP) an, das die publizierten Inhalte dem Nutzer direkt auf seinem Endgerät ausgibt.

Automatisierte Fehlerdokumentation – ein Modell

Im Folgenden wird ein Anwendungskonzept für ein CDP mit dem Arbeitstitel Doku4.0 beschrieben, welches sowohl als digitaler Unterstützer für die Instandhaltung einer Smart Factory als auch als Quelle für Feedback und Zusatzinformationen der Technischen Dokumentation dient.

Im Maschinenpark 4.0 sind unterschiedliche Maschinen digital vernetzt: Sie besitzen jeweils ein digitales Abbild und kommunizieren miteinander, indem sie Daten untereinander austauschen. Einmal in Betrieb genommen laufen die Maschinen Tag und Nacht autonom. Sie benötigen nur einige wenige technische Angestellte. Diese überwachen den reibungsfreien Betrieb und sorgen für die Instandhaltung und Wartung der Maschinen. In Ausnahmefällen, zum Beispiel einem unbekannten Fehlerfall, muss der Service(-Techniker) des Maschinenherstellers in Anspruch genommen werden. Letzterer hat die Technische Dokumentation auf mobilen Endgeräten in digitaler Form mitgeliefert. Hiermit ist das CDP Doku4.0 gemeint, womit sich nicht nur Instandhaltungsarbeiten schnell und angeleitet durchführen lassen, sondern sich auch der gesamte Maschinenpark 4.0 überwachen lässt (Abbildung 1).

 

Abb. 1: Maschinenpark 4.0

Abb. 1: Maschinenpark 4.0

Anforderungen

Für eine umfangreiche Software-Konzipierung müssen mehrere praxisorientierte Tätigkeitsbeispiele betrachtet werden. Abbildung 2 zeigt ein mögliches Tätigkeitsbeispiel in Form eines Ablaufprozesses, welcher im Folgenden entsprechend beschrieben wird:

  • Doku4.0 erinnert das zuständige Wartungspersonal daran, dass eine regelmäßige Wartung an einer bestimmten Maschine durchgeführt werden muss. Mithilfe einer Ortsangabe lässt sich die Maschine schnell im Maschinenpark auffinden.
  • Doku4.0 leitet den Wartungsvorgang Schritt für Schritt an, meldet passende Sicherheitshinweise rechtzeitig und gibt nach Bedarf zusätzliche Informationen aus.
  • Der Abschluss der Arbeiten wird im System vermerkt und die Erinnerung ist damit abgehakt.

 

Abb.2: Prozessablauf in Form einer Matrix

Abb.2: Prozessablauf in Form einer Matrix

 

Bevor aus den Tätigkeitsbeispielen eine Software konzipiert werden kann, müssen die Zielgruppen klarer definiert werden, damit es leichter fällt, sich in die Bedürfnisse und Wünsche der Nutzer hineinzuversetzen. Hierzu kann die Persona-Methode angewandt werden [2]. Zu jedem Akteur im Maschinenpark 4.0 müssten fiktive Rollen mithilfe detaillierter Steckbriefe definiert werden. Der genaue Informationsbedarf lässt sich anhand von User Stories erschließen, welche die Wünsche der Nutzer bei bestimmten Handlungen beschreiben.

Mit Personas und User Stories wird die Erstellung einer Grundstruktur für Doku4.0 erleichtert, die es fortgeschrittenen Benutzern erlaubt, sich darin zurecht zu finden und übersichtlich genug ist, um auch weniger qualifizierten Nutzern eine einfache Navigation zu bieten. Dies soll sich letztendlich auf der Graphical User Interface (GUI), d.h. der Benutzeroberfläche, widerspiegeln.

Softwarekonzept zum Content Delivery Portal Doku4.0

Aus den Tätigkeitsbeispielen und den definierten User Stories lassen sich entsprechende Software-Funktionen herleiten. Hierbei wird zwischen allgemeinen und für die einzelnen Rollen spezifischen Funktionen unterschieden. In der Software selbst zeichnet sich dies später durch verschiedene Sichten aus. So beinhaltet die „Service-Sicht“ einige Inhalte mehr als die „Wartungssicht“. Es sind genau diejenigen Inhalte darzustellen, welche die jeweilige Zielgruppe im Kontext nutzt. Zu pflegen sind wiederum alle im gesamten Produktlebenszyklus anfallenden Informationen, da diese der Prüfung der unternehmensinternen Prozesse und der Konsistenz der Dokumentation dienen.

Die Benutzeroberfläche muss so flexibel strukturiert sein, dass sie sich dem gegebenen Endgerät anpasst. Eine semantische Suche ermöglicht eine intuitive Navigation durch die aufbereiteten Inhalte der Fehlerdokumentation. Als Vorlage für die spätere Datenbank- und Metadatenmodellierung muss außerdem ein Klassenmodell skizziert werden, in dem alle Akteure, Maschinen, Informationsmodule und deren Abhängigkeiten definiert sind. Sogenannte Wireframes skizzieren Struktur, Funktionen und Inhalt der jeweiligen Ansicht der GUI. Abbildung 3 zeigt eine mögliche Doku4.0-Sicht des Wartungstechnikers.

 

Abb. 3: Beispiel Benutzeroberfläche (GUI) Doku4.0

Abb. 3: Beispiel Benutzeroberfläche (GUI) Doku4.0

Schlussbetrachtung

Die fortschreitende Digitalisierung, der Weg hin zur Industrie 4.0 und die damit einhergehende steigende Komplexität und Wandelbarkeit machen es nicht nur möglich, sondern auch notwendig, Prozesse für die Instandhaltung und die Dokumentation mit technischen Mitteln zu verbessern. [3]

Die eingangs definierten Fragen lassen sich wie folgend beantworten:

  • Wie können Inhalte, nicht nur zur Fehlerdokumentation, gemeinsam nachhaltig gepflegt werden?

Inhalte lassen sich am besten fortwährend in moderierten CDP kollaborativ pflegen. Moderiert deshalb, da man nicht von allen Nutzern den gleichen Wissensstand oder die zeitlichen Ressourcen zur nachhaltigen Pflege von konsistenten Inhalten erwarten kann. Diese müssen z.B. von der Technischen Redaktion qualitätsgesichert werden.

  • Wie bindet man Erfahrungswissen in eine Industrie-4.0-Anwendung ein?

Erfahrungswissen, insbesondere im Bereich der Fehlerdokumentation, muss an der Stelle aufgenommen werden, wo es entsteht. Das ermöglichen intuitive Eingabe- und Feedbacksysteme. Danach muss das Feedback strukturiert und redaktionell aufgearbeitet werden, bevor es – sinnvoll verknüpft – in ein CDP für die Industrie 4.0 eingebunden werden kann.

Quellenangaben

[1] Kagermann, H./Wahlster, W./Helbig, J.: Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0. Deutschlands Zukunft als Produktionsstandort sichern, Forschungsunion im Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft, Berlin 2012, S. 4
[2] Grünwied, G./Schäfer, A.: Zielgruppen für Usability-Untersuchungen, in: Hennig, J./Tjarks-Sobhani, M. (Hg.), Zielgruppen für Technische Kommunikation, Lübeck: Schmidt-Römhild 2013, S. 88-110, hier S. 90
[3] Störkle, D./Barthelmey, A./Deuse, J./Kuhlenkötter, B.: Technische Dokumentation in der Smart Factory, Wissenschafts- und Industrieforum Intelligente Technische Systeme 2015, S. 3

Abbildungen: eigene Darstellungen mit Bildmaterial von jon trillana/Rob Armes/Bas Screever/To Uyen: Noun Project. URL: http://thenounproject.com, letzter Aufruf: 03.02.2017

(*) Die Bachelorarbeit ist am Fachbereich Media der Hochschule Darmstadt, Studiengang Informationswissenschaft, unter Betreuung von Prof. Dr. Melanie Siegel und im Rahmen des ProDok 4.0-Projektes entstanden. Geschrieben wurde sie von Patrick Schmelmer.