Projektionsbasierte Augmented-Reality-Assistenz in der Montage : Explorative Entwicklung und empirische Untersuchung von Anwendungsszenarien zur Entwicklung von Gestaltungsempfehlungen für zukünftige Systeme

Zur Einarbeitung oder Unterstützung von Produktionsmitarbeitenden werden im Kontext von Industrie 4.0 häufig projektionsbasierte Augmented-Reality (AR)-Assistenzsysteme diskutiert, welche arbeitsrelevante Informationen im unmittelbaren Arbeitsumfeld von Mitarbeitenden anzeigen. Während erste Systeme bereits marktreif sind, so ist die empirische Evidenz hinsichtlich des Nutzens solcher Systeme gering. Ziel der vorliegenden Dissertation ist es, diese Forschungslücke zu schließen und auf Basis von empirischen Studien Erkenntnisse über die Wirksamkeit von projektionsbasierten AR-Assistenzsystemen zu gewinnen. Diese Erkenntnisse sollen schließlich genutzt werden, um Gestaltungsempfehlungen für die Entwicklung zukünftiger Assistenzsysteme aufzustellen.<br> Die Arbeit folgt einem gestaltungsorientierten Forschungsansatz. In mehreren Entwicklungs- und Evaluierungszyklen werden durch Entwicklung von problemlösungsorientierten Prototypen und deren Evaluierungen Kenntnisse über die Wirksamkeit projektionsbasierter AR-Assistenzsysteme gewonnen und die zugrundeliegenden Annahmen und Thesen präzisiert. Flankiert wird diese Tätigkeit durch Literaturanalysen und Feldbeobachtung bei zwei Industriepartnern.<br> Innerhalb der Forschungsarbeit wurden drei Gestaltungs- und Evaluierungszyklen durchgeführt. Hierbei wurden drei Prototypen implementiert. Die ersten beiden Prototypen können als die Vorläufer eines inzwischen kommerziell erhältlichen projektionsbasierten AR-Assistenzsystems betrachtet werden. Der dritte Prototyp ist ein Forschungssystem, welches für die weitere Forschung an der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe genutzt wird. Im Rahmen von drei Laborexperimenten wurden die Prototypen evaluiert und im Verhältnis zu verschiedenen Kontrollgruppen (Papieranleitung, AR-Brille, persönliche Einarbeitung) beurteilt. Hierbei wurde zum einen untersucht, inwieweit solche Systeme die Effizienz (Zeit und Fehlerrate) bei der permanenten Arbeit beeinflussen. Ferner wurden subjektiv wahrgenommene Faktoren der Studienteilnehmenden erhoben. Zum anderen wurde evaluiert, ob sich solche Systeme zum systematischen Einarbeiten in eine neue Tätigkeit eignen.<br> Die Studien zeigen, dass sowohl die Ausführungszeit als auch die Fehlerrate mit projektionsbasierten AR-Assistenzsystemen in einem vergleichbaren Bereich mit der Verwendung papierbasierter Anleitungen liegen. Gegenüber der Verwendung einer AR-Brille konnte das System jedoch einen Effizienzgewinn erreichen. Im Einarbeitungsszenario konnte das projektionsbasierte AR-Assistenzsystem nicht die Leistung einer persönlichen Einarbeitung erreichen, verhinderte jedoch im Gegensatz zur Verwendung einer Papieranleitung das systematisch falsche Lernen von Arbeitsschritten. Es wurde ferner beobachtet, dass das automatische Weiterschalten von Arbeitsschritten die Teilnehmenden unter Zeitdruck setzte.<br> Als Ergebnisse der Dissertation liegen die folgenden drei Beiträge vor: (1.) die im Rahmen der Arbeit entwickelten Prototypen, die einerseits in der weiteren Forschung Einsatz finden und andererseits die Grundlagen für die Produktentwicklung eines projektionsbasierten AR-Assistenzsystems (ActiveAssist von Bosch Rexroth) waren, (2.) die Ergebnisse der empirischen Studien, die auf verschiedenen internationalen Konferenzen des Forschungsbereichs Mensch-Computer-Interaktion vorgestellt wurden und (3.) die Gestaltungsempfehlungen, welche in der zukünftigen Entwicklung entsprechender Systeme genutzt werden können.