Hoe AR en AI het werk van operators veranderen

In complexe productieomgevingen is de druk op operators groot: handelingen moeten nauwkeurig, veilig en in hoog tempo worden uitgevoerd. Promovendus Tim Schoonbeek van Eindhoven University of Technology onderzocht hoe Augmented Reality (AR) en Artificial Intelligence (AI) deze werkzaamheden kunnen ondersteunen.

Zijn onderzoek, uitgevoerd in samenwerking met ASML, laat zien dat digitale hulpmiddelen niet alleen de kwaliteit van assemblage- en productieprocessen verbeteren, maar ook invloed hebben op de manier waarop mensen met machines omgaan.

De coronaperiode vormde de aanleiding voor het promotietraject. Operators van ASML kregen destijds op afstand begeleiding van experts om storingen op te lossen. Die aanpak riep een vraag op binnen het bedrijf: kan een AR-bril, aangevuld met AI, dezelfde ondersteuning bieden? Schoonbeek onderzocht of automatische waarschuwingen, digitaal loggen van handelingen en het tonen van instructies operators direct kunnen helpen. Volgens hem levert dat tijdwinst op, vermindert het papierwerk en vergroot het de veiligheid.

Menselijk gedrag centraal

Om beter te begrijpen hoe mensen op digitale instructies reageren, liep Schoonbeek stage aan de Universiteit van Cambridge. Daar werkte hij met een psycholoog aan een experiment waarin deelnemers met behulp van een AR-bril een eenvoudige drone moesten assembleren. Uit dat onderzoek kwam naar voren dat onervaren deelnemers de AR-instructies nauwkeurig volgen, terwijl experts deze juist vaker naast zich neerleggen.

‘Deelnemers zonder ervaring bleken de AR-instructies nauwkeurig op te volgen. De experts die aan het onderzoek deelnamen, negeerden deze instructies vaak’, zegt Schoonbeek.

Het resultaat onderbouwt volgens hem een belangrijk uitgangspunt voor ontwerpers: ‘Bij het ontwerpen van een systeem, machine of product moet je rekening houden met hoe mensen het in elkaar zetten en gebruiken.’

Praktische conclusies voor de werkvloer

Schoonbeek vertaalde zijn bevindingen naar concrete toepassingen die in de praktijk inzetbaar zijn:

• Automatisch loggen
  Een AR-bril kan handelingen automatisch vastleggen. Operators hoeven daarbij niet direct te reageren op meldingen, maar kunnen hun werk afronden voordat ze actie ondernemen.
• Slimme vervanger van het 4 eyes-principe
  Met behulp van AR en algoritmes kan een deel van de controle die normaal door een tweede persoon wordt uitgevoerd worden overgenomen. Zo kan de tweede engineer zich richten op andere taken.
• Extra veiligheid bij grote machines
  Bij machines ter grootte van een bus zijn fouten kostbaar. AR helpt om kritische stappen visueel te ondersteunen en vergroot daarmee de nauwkeurigheid tijdens assemblage.

Verdieping bij Microsoft

Na zijn onderzoek in het Verenigd Koninkrijk volgde Schoonbeek een stage van drie maanden bij Microsoft in Seattle. Daar onderzocht hij de werking van de HoloLens en de algoritmen die deze AR-bril ondersteunen. ‘Ik heb onderzocht hoe een dergelijke lens, en de gegevens die deze verzamelt, kan worden gebruikt als automatische ondersteuning voor de industrie tijdens de uitvoering van procedures. Ik heb specifiek gekeken naar de mogelijkheden voor gebruik met machines zoals die van ASML.’

Kansen voor verdere toepassing

Hoewel de variatie in ASML-machines een uniforme AR-oplossing nog lastig maakt, ziet Schoonbeek duidelijke mogelijkheden. De precisie die bij het bouwen van deze machines nodig is, maakt dat elke fout grote gevolgen kan hebben. ‘Het bouwen van een ASML-machine vraagt extreme precisie: één verkeerd schroefje kan leiden tot dagenlange stilstand, met enorme kosten voor klanten. AR en AI bieden een oplossing die niet alleen fouten voorkomt, maar ook processen versnelt en operators ondersteunt.’