חלון למפעל החכם | מאמרים מקצועיים

חזרה >

אימון המפעיל האנושי לעבודה בקווי הרכבה משולבי קובוטים

כיצד מציאות וירטואלית (VR) יכולה לעזור?
28/06/2022

"המהפכה התעשייתית הרביעית" היא מונח שטבע קלאוס שוואב, Klaus Schwab, מייסד ויו"ר הפורום הכלכלי העולמי, כדי לתאר עולם שבו אנשים משתמשים בטכנולוגיה שמשולבת בצורה אינהרנטית בחייהם. קובוטים, או בשמם האחר "רובוטים שיתופיים" (Collaborative Robots), מהווים את אחת הטכנולוגיות המרכזיות במהפכה התעשייתית הרביעית. מדובר ברובוטים שנועדו לעבוד בשיתוף עם בני אדם, בשונה מרובוטים רגילים המחליפים את המפעיל האנושי ועובדים בתאים מיוחדים כדי למנוע מגע עם בני אדם.
על מנת לעבוד בסביבה של בני אדם באופן בטיחותי מצוידים הקובוטים בחיישנים שעוצרים את פעולת הקובוט במידה והוא נתקל בהתנגדות לתנועה עקב מגע בבן אדם. כדי לעצור בזמן מבלי לגרום נזק לאדם הקובוט בדרך כלל נע לאט יותר, ובמרבית המקרים מיועד לשאת משקלים יחסית קטנים עד כ-15 ק"ג.
קובוטים נמצאים כיום בשימוש נרחב במשימות הרכבה תעשייתיות, מכיוון שהם מהווים פתרון טוב כאשר אוטומציה מוחלטת אינה ישימה, למשל בייצור סדרות קטנות בעלות שונות גבוהה בין המוצרים, אתגר מרכזי הרוח כיום בתעשייה – HMLV – HIGH MIX LOW VOLUME, ובמיוחד במפעלים קטנים יחסית (SMB).

אתגרי המפעיל בסביבה קובוטית – מיומנויות חדשות נדרשות
באופן מסורתי, משימות הרכבה תעשייתיות דורשות מהמפעילים מיומנויות פרוצדורליות.
מהן מיומנויות פרוצדורליות?
ניתן להגדיר אותן כיכולת לבצע רצף של פעולות במטרה לפתור בעיה מסוימת. כדי לבצע משימת הרכבה תעשייתית, המפעיל צריך לבצע רצף מסודר של שלבים או פעולות בסיטואציה מוגדרת.
עם העלייה בשימוש ברובוטים שיתופיים (קובוטים Collaborative Robots) בקווי ייצור תעשייתיים, המשימות של המפעיל השתנו.


תמונה 1 – תועלות, בטיחות ושיתופיות בעבודה משולבת של אדם וקובוט במשימת הרכבה
צילום: רובוט של חברת UR https://www.universal-robots.com
מתוך אתר חברת CHROMOS https://cobots.ch/en/advantages-cobots-safe-collaborative

סרטון הדגמה: עבודה בשילוב אדם וקובוט: Kuka/BMW/Mini/Reeco – LBR iiwa cobot implementation
https://youtu.be/KpV_jFR4XYM

המפעיל האנושי המבצע משימות הרכבה תעשייתית יחד עם הקובוט אמור להיות מסוגל להתערב בשלבים שונים של תהליך ההרכבה, לפקח על הקובוט, להשלים את עבודתו או להחליף אותו. לפיכך, במקום מיומנויות פרוצדורליות מסורתיות, המפעילים של היום חייבים לרכוש מיומנויות של גמישות קוגניטיבית. גמישות קוגניטיבית היא היכולת האנושית להתאים אסטרטגיות עיבוד קוגניטיביות להתמודדות עם תנאים חדשים ובלתי צפויים בסביבה. גמישות קוגניטיבית מתבטאת באמצעות מעבר יעיל בין משימות, תשומת לב לאפשרויות חלופיות, הגברת היעילות ושינוי ההתנהגות לפי הצורך.

נשאלת השאלה, כיצד ניתן לאמן את המפעיל האנושי לגמישות קוגניטיבית?

אימון של יכולת האדם לעבור בין משימות מרובות – שימוש במציאות וירטואלית – VR
במחקר, שנערך במכללה האקדמית להנדסה בראודה בכרמיאל, נבחן שיפור הגמישות הקוגניטיבית באמצעות שימוש במערכות מציאות וירטואלית ובעולמות וירטואליים.

עולם וירטואלי הינו סביבה דיגיטלית המחקה חזותית חללים פיזיים מורכבים, שבה אנשים יכולים לקיים אינטראקציה זה עם זה ועם אובייקטים וירטואליים, ושבה אנשים מיוצגים על ידי דמויות מונפשות. כאשר מנתחים את התכונות של סביבות וירטואליות אלו, ניתן להצביע על מספר מאפיינים מובהקים המבדילים אותן מהסביבה האמיתית. אחד מהם הוא שבסביבה וירטואלית האדם יכול להיות בכמה עולמות בו זמנית. למשל, בעולם וירטואלי ובעולם האמיתי, במספר עולמות וירטואליים, וכו', ויכול לנוע בין העולמות הללו מהר מאוד.

האם ניתן להיעזר במאפיין זה כדי לאמן גמישות קוגניטיבית במשימות הרכבה?
המחקר, שנערך במכללה האקדמית להנדסה בראודה, בדק את ההשפעה של הימצאות בכמה עולמות וירטואליים בו זמנית על אימון גמישות קוגניטיבית במשימת הרכבה. הנחת המחקר הייתה שאימון משימות הרכבה שבו המתאמן מבצע את המטלה בו זמנית במספר עולמות וירטואליים ישפר את הגמישות הקוגניטיבית של המתאמן, משום שהוא נדרש להתאים את עצמו לסיטואציה בכמה עולמות שונים בעת ובעונה אחת. המחקר נערך בסביבת מציאות וירטואלית שכללה משימת הרכבה.

במחקר לקחו חלק שלוש קבוצות נבדקים, 29 משתתפים בכל קבוצה: קבוצה שהתאמנה על המשימה בעולם וירטואלי אחד, קבוצה שהתאמנה על המשימה בשני עולמות וירטואליים, וקבוצה שהתאמנה בתשעה עולמות וירטואליים. לאחר האימון התבקשו הנבדקים לבצע מקטעים שונים של משימת ההרכבה ולעבור ביניהם במהירות, כדי למדוד את הגמישות הקוגניטיבית שפיתחו.


תמונה 2 – אימון להרכבה במציאות וירטואלית מתוך מחקר שנערך במכללה האקדמית להנדסה בראודה בכרמיאל

סרטון הדגמה: שימוש בעולמות וירטואליים לאימון הפעלה בתעשייה https://youtu.be/KYK6wuFaES8

תוצאות המחקר

תוצאות המחקר הצביעו על כך שהקבוצה שהתאמנה בשני עולמות וירטואליים בו-זמנית שיפרה את הגמישות הקוגניטיבית שלה, ולכן כאשר הייתה צריכה לעבור בין מקטעים שונים של משימת ההרכבה, עברה ביניהם במהירות. לעומת זאת, השיפור הזה לא קרה עבור הקבוצה שהתאמנה בתשעה עולמות ווירטואלים בו-זמנית.
אם כן, האם אימון על ידי הימצאות בכמה עולמות וירטואליים בו-זמנית יכול לשפר את הגמישות הקוגניטיבית של המפעיל העובד בקו הרכבה ביחד עם קובוט? התשובה היא, כפי הנראה: זה תלוי. באופן עקרוני, כן, אך כאשר מספר העולמות הוירטואליים גדול מדי (תשעה, במחקר הנוכחי), המתאמנים אינם מצליחים לשמור את תשעת העולמות במוחם בזמן האימון, ותופסים את שלב האימון כביצוע צעדי הרכבה שונים ללא קשר ביניהם וללא שום היגיון. מודל מנטלי הוא ההבנה של
המשתמש לגבי אופן פעולתה של מערכת מסוימת, המבנה הפנימי שלה, התהליכים הקשורים וכו'. במונחי מודל מנטלי, המתאמנים בקבוצת תשעת העולמות לא הצליחו ליצור מודל מנטלי שכלל כמה עולמות וירטואליים.

לסיכום, קובוטים מחד ומציאות וירטואלית מאידך, שניהם מרכיבים טכנולוגיים חיוניים במהפכה התעשייתית הרביעית. בהיבט של הגורם האנושי כישורים חדשים שנדרשים מהמפעיל ושיטות אימון חדשניות גם הם חלק מהמהפכה התעשייתית הרביעית. נדרש המשך חשיבה ומחקר לגבי השילוב המוצלח ביותר בין ההיבטים הטכנולוגיים והאנושיים שמהם מורכבת מהפכה זו.

ד"ר נירית גביש, חברת סגל במחלקה להנדסת תעשייה וניהול, ראש המרכז לחינוך הנדסי וליזמות, המכללה האקדמית להנדסה בראודה.
נירית הינה חוקרת בתחומי הנדסת אנוש, ממשק אדם-מחשב, מציאות מדומה ורבודה, מערכות קבלת החלטות ומערכות לאימון. היא מלמדת קורסים בתחומים אלו ובתחומי הנדסת …
ד"ר אורי בן-חנן, סמנכ"ל טכנולוגיות, המכון לייצור מתקדם, חבר סגל במחלקה להנדסת מכונות, המכללה האקדמית להנדסה בראודה. אורי חוקר בנושאים המגוונים בתחומי מכטרוניקה ובקרה, מתמקד בפתרונות טכנולוגיים לתעשייה מתקדמת.

כותבים

ד"ר נירית גביש
חברת סגל במחלקה להנדסת תעשייה וניהול, ראש המרכז לחינוך הנדסי וליזמות, המכללה האקדמית להנדסה בראודה. נירית הינה חוקרת בתחומי הנדסת אנוש, ממשק אדם-מחשב, מציאות מדומה ורבודה, מערכות קבלת החלטות ומערכות לאימון. היא מלמדת קורסים בתחומים אלו ובתחומי הנדסת
ד"ר אורי בן-חנן
סמנכ"ל טכנולוגיות, המכון לייצור מתקדם, חבר סגל במחלקה להנדסת מכונות, המכללה האקדמית להנדסה בראודה. אורי חוקר בנושאים המגוונים בתחומי מכטרוניקה ובקרה, מתמקד בפתרונות טכנולוגיים לתעשייה מתקדמת.
חזרה >