The use of Augmented Reality in the Lean workplaces at smart factories

Abstract

In the last years, the global industrial landscape has deeply changed due to disruptive technological advancements enabled by the so-called Industry 4.0, a new paradigm that focuses on the transformation of conventional manufacturing systems into smart factories. Augmented Reality (AR) is one of the disruptive technologies that are emerging within this context and intends to combine the physical world with virtual information, augmenting and enhancing people’s capabilities and senses. This project intended to improve the working conditions within logistic workplaces, identifying which type of AR best suits these processes, evaluating the tasks and defining which human capabilities and senses should be augmented. In a context of Lean Thinking that brings a human-centric approach, the main aim was to reduce the human effort during tasks performance, mitigating the risks within workplaces and improving ergonomic conditions. Moreover, Lean Thinking enhanced the potential for creating waste-free and more efficient workplaces, while studying the potential of Human Augmentation (HA). Operators and the enhancement of their working conditions were the main motivation of this work. Therefore, this work was focused on the creation of a symbiosis between Industry 4.0 and Industry 5.0 paradigms, combining the implementation of a disruptive technology and the transition to human-centric, sustainable and resilient systems. For this purpose, this project aimed to develop a methodology – RAES-Log – that allows the analysis and definition of AR implementation requirements within logistic workplaces in order to mitigate the existing risks and study the potential for the enhancement of working conditions through the implementation of AR technology. Furthermore, a study about the potential of working conditions’ enhancement through the implementation of AR has been carried out in order to analyse the current situation regarding Musculoskeletal Disorders (MSD) and perceived exertion during tasks execution. Then, the workers’ opinion and acceptance about the proposed AR solutions that resulted from the implementation of RAES-LOG methodology at a case study were collected and analysed. The global worker’s opinion was positive for every proposed AR solution and the majority of workers showed curiosity and optimism about these technologies, believing that these could be good solutions to mitigate risks within their workplaces. As a result of this implementation, lower prevalence of MSD, lost time days and lower injury severity can be expected, as well as, a greater operator motivation and involvement in continuous improvement processes.

Nos últimos anos, o cenário industrial global mudou profundamente devido aos disruptivos avanços tecnológicos potenciados pela chamada Indústria 4.0, um novo paradigma focado na transformação de sistemas de produção convencionais em fábricas inteligentes. A Realidade Aumentada (RA) é uma das tecnologias que surgiram nesse contexto, combinando o ambiente físico com informações virtuais, aumentando e melhorando suas capacidades e sentidos das pessoas. Este projeto visou a melhoria das condições de trabalho nas áreas logísticas, identificando o tipo de soluções de RA que melhor se adequam a estes processos, avaliando as tarefas e definindo quais as capacidades e sentidos a aumentar. Num contexto de Lean Thinking, que traz uma abordagem centrada no ser humano, o principal objetivo consistiu na redução do esforço durante a execução das tarefas, mitigando os riscos nos locais de trabalho e melhorando as condições ergonómicas. Além disso, o Lean Thinking aumentou o potencial de criação de locais de trabalho mais eficientes e sem desperdícios, estudando o potencial de aumento humano. Os operadores e a melhoria das suas condições de trabalho foram a principal motivação deste trabalho. Desta forma, este projeto centrou-se na criação de uma simbiose entre os paradigmas da Indústria 4.0 e da Indústria 5.0, aliando a implementação de uma tecnologia disruptiva com a transição para sistemas centrados no humano, sustentáveis e resilientes. Para o efeito, este projeto teve como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia – RAES-Log – que permitisse a análise e definição de requisitos de implementação da RA nas áreas logísticas, de forma a mitigar os riscos existentes e estudar o potencial de melhoria através da implementação desta tecnologia. Adiconalmente, foi realizado um estudo sobre o potencial de melhoria das condições de trabalho através da implementação da RA, analisando a situação atual em relação às lesões musculoesqueléticas e percepção de esforço durante a execução das tarefas. De seguida, a opinião e aceitação dos trabalhadores sobre as soluções de RA resultantes da implementação da metodologia RAES-LOG num estudo de caso foram recolhidas e analisadas. Na globalidade, as respostas foram positivas em relação a todas as soluções de RA propostas, sendo que a maioria dos trabalhadores acredita que poderiam ser boas soluções para mitigar riscos nos seus locais de trabalho. Como consequência desta implementação poder-se-á esperar menor prevalência e gravidade de lesões musculoesqueléticas e menor absentismo, bem como uma maior motivação e envolvência dos operadores nos processos de melhoria contínua.