ISRN UTH-INGUTB-EX-M-2020/004-SE
Examensarbete 15 hp Juni 2020
Assisterande styrning av lindningsmaskiner
En förstudie om röststyrning och andra assisterande lösningar som stöd till en lindningsstation
Adam Boork
Karin Wennersten
Abstract
Assisted control of winding machines
Adam Boork & Karin Wennersten
The winding station at ABB Power Transformers in Ludvika is today controlled using a foot pedal, which in recent years has received a lot of criticism for its poor ergonomic design and risk for
repetitive strain injuries. In a study performed in 2011, a voice control system was tested, and positively received from an ergonomic perspective, but negatively when it came to both performance and proper safety. Shortly afterwards, the concept was put on hold, to which the company now wants to see where the technology surrounding voice control and assistive solutions are today.
The purpose of this report is to create a comparative foundation for future investment decisions, about different solutions related to industrial voice control and assistive solutions, which includes how the solutions are applied at the current winding station.
Through a literature study and interviews,1) a list of customer needs was made, which the voice solution had to fulfill, and 2) product requirements which the wireless emergency stop had to follow. These were later used in a market research where different companies and systems involving voice control, assistive solutions and emergency stops were compared. Three proposals for voice control and
two for emergency stop moved on to further analysis about conceptual implementation.
The conclusion drawn from the study was that the industrial voice control technology is still under development, where a contemporary solution requires a combination of several smaller components. The identified emergency stops solutions can, however, be purchased and installed today. If the company chooses to invest in a solution within the near future, an upgrade of the previous solution from Honeywell is
recommended. With time and resources available, a solution from Voice INTER Connect is the one to pick. Alternatively hold off until ITSpeex can offer a complete solution.
Handledare: Mikael Burlin Ämnesgranskare: Lars Degerman Examinator: Matias Urenda Moris ISRN UTH-INGUTB-EX-M-2020/004-SE
Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten
Besöksadress:
Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0 Postadress:
Box 536 751 21 Uppsala Telefon:
018 – 471 30 03 Telefax:
018 – 471 30 00 Hemsida:
http://www.teknat.uu.se/student
Sammanfattning
Lindningsstationen på ABB Power Transformers i Ludvika är idag styrd med fotpedal, som på senare år fått stor kritik kring dess ergonomiska utformning och risk för belastningsskador. I en studie år 2011 testades ett system med röststyrning som bemöttes positivt inom det ergonomiska perspektivet, men negativt inom dess prestanda och bristande säkerhetsklassning. Strax efteråt lades konceptet på is, till vilket företaget ville se vart tekniken kring röststyrning och assisterande lösningar ligger idag.
Syftet med denna rapport är att skapa ett jämförande underlag för vidare investeringsbeslut av olika lösningar relaterade till industriell röststyrning och assisterande lösningar, vilket inkluderar hur de kan appliceras på den nuvarande lindningsmaskinen.
Genom en litteraturstudie och intervjuer skapades 1) en lista med dem kundbehov som lösningen skulle uppfylla samt 2) produktkrav som en trådlös nödstoppslösning var tvungen att följa. Dessa ingångsparametrar användes sedan i en marknadsundersökning där olika företag och system kring röststyrning, assisterande lösningar och nödstopp jämfördes. Tre förslag på röststyrning och två nödstopp gick vidare för analys kring konceptuell implementering.
Slutsatsen av arbetet blev att tekniken kring industriell röststyrning fortfarande är i en utvecklande fas, där en lösning idag kräver en kombination av flera mindre komponenter. De nödstoppslösningar som identifierades kan dock inköpas och implementeras idag. Om företaget väljer att investera i en lösning inom en snar framtid, rekommenderas en uppgradering av den tidigare lösningens hårdvara från Honeywell. Är företaget villiga att lägga lite mer tid och resurser på lösningen rekommenderas Voice INTER Connect:s lösning. Alternativt avvakta tills ITSpeex kan erbjuda en fullständig lösning.
Förord
Denna rapport är ett resultat från det examensarbete som utfördes i samarbete med ABB i Ludvika, våren 2020. Examensarbetet är den avslutande delen av våra studier på högskoleingenjörsprogrammet i maskinteknik vid Uppsala Universitet.
Vi vill först tacka Mikael Burlin, vår handledare på ABB i Ludvika som gett oss möjligheten att utföra detta examensarbete, och som hjälpt oss lösa problem och frågetecken under arbetets gång.
Vi vill även tacka Fredrik Axelsson, Marcus Andersson och Peter Rådman vid ABB i Ludvika för att ni tagit er tid att svara på våra frågor och funderingar, men också för att ni skickat oss det material som vi efterfrågat. Dessutom vill vi tacka lindningspersonalen vid ABB i Ludvika för att ni tagit er tid att svara på intervjufrågor.
Ett stort tack till våra kontakter på Cattron, Hetronic, Induo, ITSpeex, JL Safety AB, Spectra, Tyro remotes och Voice INTER Connect som gett oss mycket information om de produkter som vi undersökt, men som också varit villiga att diskutera lösningar med oss.
Till sist vill vi tacka vår ämnesgranskare Lars Degerman vid Uppsala Universitet, som stöttat oss genom att ge konstruktiv kritik, och förslag på förbättringar genom arbetes gång.
Uppsala, maj 2020
Adam Boork & Karin Wennersten
Innehållsförteckning
1. Introduktion ______________________________________________________ 1 1.1. Inledning/bakgrund __________________________________________________ 1 1.2. Problembeskrivning _________________________________________________ 1 1.3. Syfte ______________________________________________________________ 2 1.4. Frågeställningar _____________________________________________________ 2 1.5. Avgränsningar ______________________________________________________ 2
2. Teori ____________________________________________________________ 3 2.1. Röststyrning och taligenkänning _______________________________________ 3
2.1.1. Användarberoende- och användaroberoende röststyrning ________________________ 3 2.2. Röststyrning inom industrin ___________________________________________ 4 2.3. Arbetsmiljö och ergonomi ____________________________________________ 4 2.4. Maskinsäkerhet _____________________________________________________ 5 2.4.1. Manöverdon ____________________________________________________________ 5 2.4.2. Start __________________________________________________________________ 6 2.4.3. Stopp _________________________________________________________________ 6 2.4.4. Självgående maskiner ____________________________________________________ 6 2.5. Certifieringar och standarder __________________________________________ 6
2.5.1. EN 13850 ______________________________________________________________ 7 2.5.2. EN 13849 ______________________________________________________________ 7 2.5.3. Safety integrity level ______________________________________________________ 7 2.5.4. Performance level _______________________________________________________ 7 2.6. CE-märkning ________________________________________________________ 8 2.7. Mikrofoner och taligenkänning _________________________________________ 8 2.8. Pugh matris ________________________________________________________ 9 2.9. Tidigare forskning/arbeten ___________________________________________ 10 3. Metod __________________________________________________________ 11
3.1. Design av studien __________________________________________________ 11 3.2. Datainsamlingsmetod _______________________________________________ 11 3.2.1. Intervjuer______________________________________________________________ 11 3.2.2. Litteraturstudie _________________________________________________________ 12 3.2.3. Dokumentinsamling _____________________________________________________ 12 3.3. Dataanalys ________________________________________________________ 12 3.4. Validitet och reliabilitet ______________________________________________ 13 3.5. Etiska ställningstaganden ____________________________________________ 13
3.6. Metoddiskussion ___________________________________________________ 14 4. Nulägesbeskrivning ______________________________________________ 15
4.1. ABB Power transformers ____________________________________________ 15 4.1.1. Lindningsmaskiner och fotpedalen __________________________________________ 15 4.1.2. Tidigare assisterande lösning _____________________________________________ 16 4.1.3. Tidigare röststyrning _____________________________________________________ 17
5. Kravinsamling ___________________________________________________ 20 5.1. Intervjuer __________________________________________________________ 20 5.2. Kundbehov ________________________________________________________ 21 5.3. Nödstoppets produktkrav ____________________________________________ 21 5.3.1. Nödstopp _____________________________________________________________ 22
6. Marknadsundersökning ___________________________________________ 23 6.1. Röstlösningar ______________________________________________________ 23
6.1.1. Vocollect ______________________________________________________________ 23 6.1.2. Athena _______________________________________________________________ 24 6.1.3. Arduino _______________________________________________________________ 25 6.1.4. Spectra _______________________________________________________________ 27 6.1.5. vicCONTROL go _______________________________________________________ 28 6.2. Alternativa assisterande lösningar ____________________________________ 29
6.2.1. Fingerknappar _________________________________________________________ 29 6.3. Nödstopp _________________________________________________________ 31
6.3.1. Safe-E-Stop ___________________________________________________________ 31 6.3.2. Indus 1S ______________________________________________________________ 32 6.3.3. Mini V1 _______________________________________________________________ 33 6.3.4. UR __________________________________________________________________ 34 6.5. Produktjämförelse __________________________________________________ 36
6.5.1. Styrningslösningar ______________________________________________________ 36 6.5.2. Nödstopp _____________________________________________________________ 38
7. Lösningsförslag _________________________________________________ 40 7.1. Styrningslösningar _________________________________________________ 40
7.1.1. Förslag 1: Uppgradering av tidigare röstenhet med Vocollect _____________________ 40 7.1.2. Förslag 2: Systemimplementering med Athena ________________________________ 42 7.1.3. Förslag 3: Systemimplementering med vicCONTROL go ________________________ 43 7.2. Nödstopp _________________________________________________________ 44
7.2.1. Förslag 1: Indus 1S _____________________________________________________ 45 7.2.2. Förslag 2: Mini V1 ______________________________________________________ 45
8. Analys _________________________________________________________ 47 8.1. Frågeställningar och syfte ___________________________________________ 47
8.1.1. Frågeställning 1 ________________________________________________________ 47
8.1.2. Frågeställning 2 ________________________________________________________ 47 8.1.3. Frågeställning 3 ________________________________________________________ 48 8.1.4. Frågeställning 4 ________________________________________________________ 48 8.1.5. Syfte _________________________________________________________________ 48
9. Diskussion ______________________________________________________ 49
10. Slutsatser och framtida arbete ______________________________________ 51 10.1. Slutsatser _________________________________________________________ 51 10.2. Förslag på fortsatt forskning/arbete ___________________________________ 52 11. Referenser ______________________________________________________ 53 Bilagor _____________________________________________________________ 59
Tabellförteckning
Tabell 1: Performance Level för olika nivåer av säkerhet enligt ISO EN 13849 (SIS, 2016) ... 8
Tabell 2: Exempelmall för Pugh matris ... 10
Tabell 3: Specfikationer för Cattrons nödstoppslösning (Cattron, 2019). ... 32
Tabell 4: Specifikationer för Tyro:s nödstoppslösning (Tyro remotes, u.å.). ... 33
Tabell 5: Specifikationer för Hetronics nödstoppslösning (Hetronic, 2009). ... 34
Tabell 6: Specfikationstabell över Jay Electronique:s nödstoppslösning (Induo, 2017). ... 35
Tabell 7: Pugh matris för jämförelse mellan lösningsförslagen ... 36
Tabell 8: Pugh matris med jämförelse av nödstopp ... 38
Figurförteckning
Figur 1: Modell för bedömning av stående/gående belastning (Arbetsmiljöverket, 2019) ... 5
Figur 2: Närliggande mikrofon och Strupmikrofon (Abilia, 2020a) (Abilia, 2020b). ... 9
Figur 3: Lindningsoperation av transformatorspole (Hedin, 2017) ... 16
Figur 4: Sug- och blåsenhet i vy framifrån och från sidan. ... 17
Figur 5: Vocollect Talkman T5 (Honeywell, 2013b) med headset (Honeywell, 2015b) ... 18
Figur 6: Sesam 800 S3 knappsändare, samt med modifiering (Åkerströms, 2013) ... 18
Figur 7: Sahara NetSlate a230T (TabletKiosk, 2009) ... 19
Figur 8: Vocollect Talkman A720 (Honeywell, 2015a). ... 24
Figur 9: Koncept av Athena integration till användare och maskin (ITSpeex, 2020a). ... 24
Figur 10: Arduino Nano (Arduino, 2020b). ... 25
Figur 11: Elechouse Voice recognition module V3 med 3.5mm mono-mikrofon (Elechouse, 2014) ... 26
Figur 12: Makerfire NRF24L01 (Makerfire, 2020). ... 26
Figur 13: Spectra powerbox 100-ivc set (Spectra, 2019). ... 27
Figur 14: vicCONTROL go utvecklingsplattform och vicCONTROL go stamp (Voice INTER Connect, 2020a). ... 28
Figur 15: Sennheiser D10 phone DECT Headset (Epos Sennheiser, 2020). ... 29
Figur 16: Fingerburen Pikobutton-knapp från HALTIJA (u.å.) ... 30
Figur 17: Koncept på fingerburen knappenhet med tre knappar. ... 30
Figur 18: Safe-E-Stop: PSD enhet och MSD enhet (Cattron, 2019)... 31
Figur 19: Indus 1S: Fram och baksida med bältesklämma samt Gemeni 1S mottagare (Tyro remotes, u.å.). ... 33
Figur 20: Mini V1 sändaren och RX ES mottagaren (Hetronic, 2009). ... 34
Figur 21: UR sändare och URR mottagare från Jay Electonique (Induo, u.å.). ... 35
Figur 22: Talkman A720: Konceptskiss av bältesburen utrustning. ... 41
Figur 23: Konceptuellt kopplingsschema av Vocollect uppgradering ... 42
Figur 24: Konceptuellt kopplingsschema med Athena ... 43
Figur 25: Konceptuellt kopplingsschema med Voice INTER Connect ... 44
Figur 26: Exempel på modifikation av Indus 1S kantskydd ... 45
Figur 27: Mini V1 med funktionsknappar (Hetronic, 2009) ... 46
Figur 28: Mini V1: Laddningsstationen, batterier och batterikonverteringsenhet (Honeywell, 2020) ... 46
Begreppsförteckning
ADC Analog digital omvandlare (Analoge Digital Converter)
Assisterande lösning En lösning som normalt sett används till personer med någon form av funktionshinder
Industriell röststyrning Ett system att styra maskiner med hjälp av röstkommandon Lindningsmaskin En maskin som lindar kopparlindningen i en rotorlindning.
MSD Machine safety device, maskinmonterad säkerhetsenhet
Ordbibliotek En databas med ljudsignaler som motsvarar intränade ord.
PL Performance level, prestandanivå för säkerhet
PLC Ett programmeringsbart styrsystem för maskiner.
Potentiometer Liknande ett volymhjul på en portabel ljudspelare
PSD Personal safety device: ett trådlöst nödstopp
Push-to-Talk Inställning för mikrofoner där den enbart tar in ljud om en knapp är nedtryckt.
Reläsystem Regleringssystem för styrning av krafttillförsel Röstbearbetningsförmåga Förmågan att analysera röstkommandon.
Röstenhet En enhet som tar emot en röstsignal.
SIL Safety integrity level, prestandanivå för säkerhet SoC modul System-on-Chip modul är ett litet kretskort som kan
integreras i olika kretsar.
Sug- och blåsenhet Assisterande verktyg som skickar signaler till en enhet med hjälp av sug- och blåsinmatning.
Taligenkänningssystem Ett system som identifierar ord eller fraser och översätter det till ett maskinläsbart format.
1
1. Introduktion
Detta avsnitt redogör för studiens bakgrund, problembeskrivning, syfte, frågeställningar och de avgränsningar som funnits genom hela arbetet.
1.1. Inledning/bakgrund
Ergonomi är ett område som handlar om att utveckla en bättre arbetsmiljö för människor genom att förebygga risker som kan orsaka belastningar eller skador på arbetsplatsen. Kroppen är byggd för att belastas och arbeta i olika ställningar, men blir belastningarna för stora kan detta leda till kortsiktiga eller långsiktiga skador som kan komma att påverka både arbets- och privatlivet (Arbetsmiljöverket, 2019). Belastningar uppstår ofta i samband med felaktiga arbetsställningar, tunga lyft eller vid repetitiva och obekväma arbetsmoment, något som ofta ses i dagens industrier.
Enligt Arbetsmiljöverket (2018) klassas tillverkningsindustri som det tredje största arbetsområdet för anmälda arbetssjukdomsfall för män, och andra största för kvinnor, med arbetsbelastning som en stor bidragande faktor (Arbetsmiljöverket, 2018). För att skapa en bättre arbetsmiljö och minimera arbetsskador är det viktigt att företag arbetar med att förbättra ergonomin på arbetsplatsen. Arbetsgivare har idag ett stort ansvar för att se till att arbetsplatsen är bra ergonomiskt utformad som ger arbetstagaren möjlighet till att variera sin arbetsställning och att få tid till återhämtning. Samhället har idag börjat ställa hårdare krav på industrierna och deras långsiktiga påverkan. Där arbete kring ergonomi utförs för att optimera många moment till att bli mindre krävande på kroppen (Arbetsmiljöverket, 2019).
Enligt en artikel publicerad i Svenska Dagbladet har många tjänster idag börjat arbeta kring ergonomi och utveckling genom implementering av artificiell intelligens (AI) med röststyrning.
Här samlar systemet in data i syfte att bättre förstå operationen och underlätta för användaren.
Artikeln nämner att tekniken kring AI och röststyrning är den vägen industrin och samhället är på väg, till vilket det är viktigt att följa med utvecklingen och förbereda sig för framtiden (Larsson, 2019).
1.2. Problembeskrivning
På ABB:s nuvarande produktion av transformatorlindningar står företaget inför ett ergonomiskt problem där det har identifierats risker för statiska belastningsskador på operatören. I nuläget står operatören till lindningsmaskinen i en låst position och manövrerar maskinens rotation med en fotpedal, vilket har fått kritik av facket.
För att försöka hitta en lösning på detta har företaget sedan tidigare gjort tester med ett röststyrningssystem under en mindre period. För att styra en lindningsmaskin hade röststyrningssystemet kommandon som: start, stopp, snabbare, långsammare, höj och sänk, vilket
2
ersatte alla behov av fotpedalen. Efter utförda tester identifierades att svarstidsprestandan och säkerhet som momentet krävde inte uppnåddes, vilket ledde till att konceptet kort inpå avvecklades.
Efter ett antal år har företaget valt att komma tillbaka till momentet, där de vill se över en utredning på vilka tekniska möjligheter som idag kan tänkas besvara de ergonomiska kraven som ställs på operationen med ett röststyrningssystem eller en assisterande lösning.
Genom att introducera en ergonomisk lösning för momentet minskar de fysiska belastningarna på operatören, samt tillåter flexibelt arbete med mindre assistans från kollegor då operatören inte längre är bunden till pedalen. Detta kan i sin tur leda till ökad kvalitet då operatören kan positionera sig för bättre översikt från fler vinklar.
Genom studier av röststyrning inom industriella sammanhang kan en bättre förståelse för var tekniken ligger idag, jämfört med den tidigare implementeringen, presenteras. Där utifrån dessa studier ett investeringsbeslut kan tas om vidare utveckling och implementering. Lösningsförslagen är då konceptuella och baserade på identifierade kundbehov mer än exakt data, då operatörerna inte kan ge exakta värden på exempelvis vilken svarstid systemet förväntas ha. Detta innebär att mätbara produktkrav inte kan identifieras för styrningslösningen, utan får utgå från kundbehov.
1.3. Syfte
Syftet med examensarbetet är att identifiera om tekniken kring industriell röststyrning och andra assisterande lösningar till ett manuellt arbetsmoment är mogen att implementeras i industriell miljö och sådana fall hur.
1.4. Frågeställningar
1. Vilka röststyrningssystem finns och är lämpliga för industri och produktion idag?
2. Vilka andra typer av applicerbara, assisterande lösningar finns på marknaden?
3. Vad krävs för att få lösningen implementerad och hur anpassas den för ABB:s produktion?
4. Vilka säkerhetsåtgärder kring drift och nödstopp krävs för en röststyrd operation?
1.5. Avgränsningar
Arbete avgränsas till att enbart behandla system kring röststyrning utvecklade efter 2011, då det var det året som lösningen testades senast på företaget. Lösningar till röstsystem ska vara anpassade till industriellt sammanhang och säkerhetsstandarder.
3
2. Teori
Teoriavsnittet beskriver relevant litteratur, teorier och data som har använts för att genomföra studien. Teorin innefattar allmän information om röststyrning, samt hur den har applicerats inom industri, arbetsmiljö och ergonomi, maskinsäkerhet, certifiering och standarder, mikrofoner och taligenkänning samt tidigare forskning inom röstanvändning inom industriella applikationer.
2.1. Röststyrning och taligenkänning
Röststyrning är en teknik som kan omvandla uttalade ord eller meningar till en datorstyrd handling.
Redan på 1950-talet fanns möjligheten för datorer att tolka uttalade siffror, men det var under tidigt 1970-tal som förmågan att tolka ett fåtal ord utvecklades (Boyed, 2018). Sedan dess har det skett en markant förbättring av tekniken, och den har fått användning inom många områden. Exempelvis inom vården i form av assisterande verktyg, digitala röstassistenter i hemmet eller som en ytterligare säkerhetsåtgärd inom banksäkerhet (Counter, 2016).
Processen för att omvandla uttalade ord eller meningar till en datorstyrd handling börjar med att ljudet som användaren uttalar omvandlas med hjälp av en analog digitalomvandlare (ADC) eller en mikrofon till en digital signal som datorn förstår. Signalen behandlas sedan i ett program som jämför den inkommande signalen med en databas av tidigare inspelade signaler, och försöker hitta vilka som stämmer överens. När programmet har hittat den motsvarande signalen i databasen kan det uttalade kommandot utföras av datorn (BBC, 2009).
2.1.1. Användarberoende- och användaroberoende röststyrning
När det kommer till röststyrning som används i dagens mobiler och datorer handlar det om användaroberoende röststyrning. Denna typ av röststyrning innebär att vem som helst kan ge ett kommando till röstenheten som då ska utföra det uttalade kommandot. Denna teknik har applicerats på många sätt både i hemmet och på kontoret. Där det används inom allt från ”röst till text”
applikationer, till röstassistenter i hemmet (Cook & Polgar, 2015). Fördelen med denna typ av röststyrning är att den kan användas av vem som helst oberoende av kön, ålder, dialekt etcetera, vilket gör den mycket användarvänlig. Det som är nackdelen med denna typ av styrning är att chansen för enheten att missförstå är större än användarberoend styrning. Det kan ta längre tid för kommandot att processera, på grund av att taligenkänningssystemet måste söka igenom stora ordbibliotek som ofta sker via internet (Cook & Polgar, 2015).
Användarberoende röststyrning är ett system med intränade röstprofiler som är baserade på individer. Fördelen med detta system är att noggrannhetsgraden är bättre jämfört med det användaroberoende systemet, på grund av att systemet är anpassat efter de individer som skall använda systemet, samt att svarstiden ofta är snabbare på grund av att ordbiblioteken är mindre.
Nackdelen med användarberoende röststyrningssystem är att de inte kan användas av vem som helst utan enbart utav de intränade individerna (Cook & Polgar, 2015).
4
2.2. Röststyrning inom industrin
I en studie kring röststyrning undersökte maskiningenjören Pires (2005) utvecklingsmöjligheterna för implementering av röststyrning inom tillverkningsindustrier. I en presentation demonstrerade han två industrirobotar som var uppkopplade till en dator med inkopplat headset och mikrofon, där de sedan utförde enkla rörelser av att plocka upp och placera saker. Pires (2005) studie visade att en systemuppsättning med relativt standardiserade kodverktyg kan leda till intressanta och pålitliga resultat, även i bullriga miljöer. Enligt Pires (2005) är tal en av de mest naturliga formerna av kommunikation för människor, vilket i krävande situationer, exempelvis industrier, gör det väldigt pålitligt (Pires, 2005).
2.3. Arbetsmiljö och ergonomi
Kroppen är till för att arbeta och belastas och människan mår bra av att röra på sig under de rätta förutsättningarna. Belastas kroppen dock under fel förutsättningar kan skador uppkomma som påverkar inte bara leder och muskler utan även hälsan (Arbetsmiljöverket, 2019). Många arbetsskador uppstår till exempel vid stående eller gående positioner. Beroende vilken arbetsställning som människan står i och vilket arbete som utförs kan kroppen belastas på olika sätt, som kan ses i figur 1. Blir belastningarna för stora eller om arbetet är för repetitivt, så anses momentet som olämpligt enligt Arbetsmiljöverket (2019) och omgående förändringar ska ske för att minimera eller eliminera risken för skada. Den röda kolumnen i figur 1 beskriver oacceptabla arbetsförhållanden som måste hanteras så snabbt som möjligt. Den gula kolumnen betyder att det kan finnas belastningar som kan påverka arbetstagarnas hälsa på lång sikt. I detta fall innebär det att vidare undersökning av arbetsmomentet ska ske för att ordentligt kunna värdera hur stora risker för skador operationen har. Grön kolumn innebär att arbetsmomentet är acceptabelt och att inga arbetare riskerar skador, vilket är det som ska stävas efter (Arbetsmiljöverket, 2019).
5
Figur 1: Modell för bedömning av stående/gående belastning (Arbetsmiljöverket, 2019)
2.4. Maskinsäkerhet
För att en maskin eller lösning ska få tas i drift finns det vissa föreskrifter som måste uppfyllas.
Enligt Arbetsmiljöverket (2016) måste maskiner godkännas enligt paragraf §6 i AFS 2008:3 innan de får användas i någon form av verksamhet.
2.4.1. Manöverdon
Manöverdon som skall styra en maskin har vissa krav på sig för att få användas. Utrustningen måste vara synliga och lättillgängliga för att de ska kunna användas när behov uppstår men samtidigt inte utgöra några risker vid användandet av manöverdonet. Det är även viktigt att redskapet tål de påfrestningar som krävs för operationen samt att den är konstuderad så att donet enbart används avsiktligt och inte råkas användas av misstag (Arbetsmiljöverket, 2016).
6 2.4.2. Start
När en maskin eller operation ska startas får denna enbart startas avsiktligt, genom att en operatör eller annan personal startar maskinen på ett säkert sätt. Att starta en operation får göras av behörig personal med manöverdon menade för momentet. Om det dock sker förändrade driftförhållanden får alternativa manöverdon användas, utöver de manöverdon som normalt används för operationen, om detta kan göras avsiktligt och utan risk. Automatisk återstart får också finnas men enbart om detta kan ske säkert, utan att risk för skador på antingen människor eller omkringliggande utrustning sker (Arbetsmiljöverket, 2016).
2.4.3. Stopp
Nödutrustning såsom nödstopp är en annan form av manöverdon som måste behandlas separat från övriga manöverdon, detta på grund av att nödstoppet ska vara en säkerhetsåtgärd som skall stanna operationen eller maskinen om en olycka sker. Ett godkänt nödstopp enligt Arbetsmiljöverket (2016) måste vara tydligt markerad och lättillgängligt samt måste kunna utlösa ett stopp så snabbt som möjligt. Efter att ett nödstopp aktiverats måste det fortsätta vara aktivt tills stoppkommandot har återställts. Alla maskiner behöver ha minst ett nödstopp men kan med fördel förses med fler.
Nödstopp är en stor del av maskinsäkerheten för en operation men även andra typer av säkerhetsåtgärder behövs för att minimera de risker som kan uppstå (Arbetsmiljöverket, 2016).
En maskin behöver enligt Arbetsmiljöverket (2016) även använda andra typer av manöverdon som kan på ett säkert sätt stoppa operationen utan att nödstoppet behöver användas. Manöverdonet ska kunna stoppa antingen hela operationen eller bara vissa delar genom att stoppa krafttillförseln till dessa delar. Även om det finns andra sätt att förhindra operationer ska dessa aldrig gå före nödstoppet som har störst prioritet (Arbetsmiljöverket, 2016).
2.4.4. Självgående maskiner
För maskiner som styrs trådlöst måste vissa säkerhetsåtgärder uppfyllas innan maskinen får användas. För att se till att operationen ska vara så säker som möjligt måste maskinen stanna omedelbart om vissa kriterier uppfylls. Dessa kriterier inkluderar om kontakt förloras mellan styrenheten och maskinen, om stoppsignal angivits, om ett fel upptäcks i styrsystemet eller om given kontrollsignal inte mottagits inom en utsatt tid. Om dessa kriterier inte uppfylls finns det stora risker för de som arbetar med den självgående maskinen, men också för de om arbetar bredvid (Arbetsmiljöverket, 2016).
2.5. Certifieringar och standarder
Beroende på vad det är för produkt, vad den gör eller vilken marknad den är tänkt att säljas inom så behöver en produkt följa olika standarder och certifieras olika. När det kommer till nödstopp finns det flera standarder som måste tas hänsyn till innan det kan godkännas att användas som nödutrustning. Några av de standarder som kan klassificera nödstopp är EN13850, EN13849,
7
Safety integrity level som förkortas SIL och Performance level som förkortas PL (SIS, 2016).
Beroende på vad nödstoppet ska användas till eller under vilka förhållande den ska brukas behöver nödstoppet bli klassat med rätt standard eller säkerhetsnivå.
2.5.1. EN 13850
EN 13850 är en internationell standard som innefattar säkerhet med avseende på funktioner för maskiner och nödstopp. Enligt Svenska institutet för standarder som förkortas SIS innehåller EN 13850 säkerhetskrav för nödstopp och hur de ska appliceras för olika operationer eller
maskintyper. Detta innefattar bland annat vad som gäller vid återställning av nödstopp, vad gäller för olika typer av nödutrustning för olika prestandanivåer, och vad som är viktigt vid användning av nödutrustning under varierande driftförhållanden och miljöer. EN 13850 täcker hänvisar till flera olika standarder bland annat EN13849 som hanterar styrsystem för nödutrustning och säkerhetsprestanda (SIS, 2015).
2.5.2. EN 13849
Styrsystem för nödutrustning måste enligt SIS (2016) uppfylla kraven enligt EN 13849 för att få användas. Denna standard beskriver hur säkerhetssystem ska utformas för att minska risker för alla typer av maskiner. En produkt som följer standarden EN 13849 har blivit värderad med en riskanalys utifrån produktens förmåga att minska risker för de operationer som den ska användas inom. Utifrån riskanalysen kan produkten bli klassad med en viss prestandanivå antingen i form av SIL eller PL, som beskriver hur mycket en produkt minskar olycksrisker (SIS, 2016).
2.5.3. Safety integrity level
Safety integrity level eller SIL är ett mått på ett säkerhetssystems prestanda, och har 4 nivåer, där SIL 1 är ett system med minst prestanda medan SIL 4 har störst prestanda. SIL baseras på sannolikheten att säkerhetssystemet felar vid en viss tidpunkt. Detta innebär att vid en högre SIL nivå så är sannolikheten för att ett fel uppstår med säkerhetssystemet mindre, och vid en lägre SIL nivå är sannolikheten för fel större. För en produkt som är klassificerad med en SIL nivå innebär detta att hur produkten hjälper till med att minska risken vid fel och minska sannolikheten att fel uppstår (Swapan, 2017).
2.5.4. Performance level
Performance Level som även förkortas PL är ett sätt att värdera hur sannolikt det är att olyckor händer inom en timme. Detta värde tas fram genom att ett system undersöks utifrån hur allvarlig en skada kan bli, hur länge en person kommer att vara utsatt för riskkällan och utifrån hur enkelt det är att begränsa risken. PL definieras utifrån olika nivåer från A till E, där A utgör störst sannolikhet att en olycka inträffar och E utgör minst sannolikhet. Exakta värden för de olika nivåerna kan ses i tabell 1. När en produkt klassificeras med en PL används detta som ett mått för att värdera systemets förmåga att säkra en riskabel operation (SIS, 2016).
8
Tabell 1: Performance Level för olika nivåer av säkerhet enligt ISO EN 13849 (SIS, 2016)
2.6. CE-märkning
CE betyder Conformité Européenne och är en certifiering som innebär att EU direktivets krav om säkerhet, hälsa och miljö uppfylls för en produkt (SIS, u.å.). Enligt Arbetsmiljöverket (2020) måste kraven för maskinsäkerhet enligt AFS 2008:3 uppfyllas innan en maskin få klassas med CE- märkning. Förutom att dessa krav ska uppfyllas måste även produkten enligt Arbetsmiljöverket besitta en ”försäkran om överensstämmelse”. Detta innebär att tillverkaren av produkten försäkrar att produkten uppfyller kraven för CE-märkning, vilket innebär att korrekt dokumentation finns för produkten, att produkten är markerad med lämplig skyltning och markering samt att det finns både bruks- och underhållningsanvisningar för produkten. När det handlar om äldre maskiner utan CE- märkning gäller det att maskinen ska uppfylla kraven enligt AFS 2006:4 som då ställer krav på hur maskinen ska hanteras och hur underhåll ska hanteras (Arbetsmiljöverket, 2020).
2.7. Mikrofoner och taligenkänning
Kvaliteten på ljudet som spelas in med hjälp av en mikrofon har stor påverkan på hur ett taligenkänningssystem kan uppfatta det uttalade ordet eller frasen. I en rapport Knowledge Destillation for Throat Microphones Speech Recognition skriven av Takahito Suzuki et al. (2019), jämfördes två olika typer av mikrofoner vid inlärning av ett taligenkänningssystem. Jämförelsen gjordes mellan en stupmikrofon (figur 2) och en vanlig närliggande mikrofon. Rapporten gick igenom ett test för att försöka förbättra feltolkningen av taligenkänningssystemet och gjorde samtidigt en jämförelse av förbättringen mellan en vanlig mikrofon och en strupmikrofon.
Beroende på hur högljudd omgivningen var då presterade mikrofonerna olika bra. Vid ljudnivåer under 70 dB var den vanliga mikrofonen bättre på att använda till taligenkänningssystemet, men vid högre ljudnivåer var strupmikrofonen ett betydligt bättre val (Takahito, Jun, Takashi, Masfumi,
& Masfumi, 2019).
9
Figur 2: Närliggande mikrofon och Strupmikrofon (Abilia, 2020a) (Abilia, 2020b).
2.8. Pugh matris
En Pugh matris kan användas för att jämföra och sålla koncept i en produktutvecklingsprocess.
Utifrån uppsatta produktkrav eller kriterier, värderas de olika konceptet på hur väl de uppfyller kraven (tabell 2). Ett av koncepten väljs som referens för att sedan kunna värdera de andra koncepten utifrån referensen. Ifall ett koncept uppfyller ett krav bättre an den satta referensen, erhåller konceptet ett plus (+) som markering för det aktuella kravet. Om konceptet istället uppfyller kravet sämre än den satta referensen markeras konceptet med ett minus (-), och om konceptet anses likvärdigt med referensen för det aktuella kravet markeras detta med en nolla (0).
Efter att alla koncept har värderats utifrån de uppsatta kraven summeras deras värden, där koncepten med högst värde anses som bäst lämpade utifrån kraven. Matrisen kan antingen användas med viktade kriterier eller inte. Detta används då vissa krav är viktigare än andra och har därför stor betydelse på det slutgiltiga valet. Viktningen rankas med siffror, där viktigare kriterier har ett högre värde och mindre viktiga har lägre. Detta innebär att kriterier med högre värde kommer att påverka resultatet mer än kriterier med lägre värde (Ulrich & Eppinger, 2014).
10
Tabell 2: Exempelmall för Pugh matris
2.9. Tidigare forskning/arbeten
Det finns inte mycket tidigare forskning om röststyrning som implementeras i olika industriella processer för att förhindra ergonomiska belastningar. Examensarbetet Speech recognition in construction equipment skriven av Nikolaos Kartalidis (2018) behandlade ett liknande område som ämnade sig till tillämpningar av taligenkänning för byggutrustning och självstyrande fordon.
Examensarbetet behandlar liknande systemegenskaper som kan användas inom industrisammanhang, och tar även upp säkerhetsaspekter med teknologin. Undersökningen utfördes för att identifiera de krav som ställs, samt i vilken utsträckning röststyrning kan ersätta handmanövrerade instrument. Till detta designades en prototyp utifrån en designprocess, som sedan utvärderade genom tester med positiva egenskaper. Teknologin hade dock brister avseende prestanda och användarnöjdhet (Kartalidis, 2018).
11
3. Metod
Detta avsnitt beskriver hur studien har gått till väga, vilka metoder som har använts för att möta syfte och frågeställningar, samt motivation av metodval. Metoden innehåller även information om hur validitet respektive reliabilitet har uppnåtts samt vilka etiska ställningstaganden som gjorts.
3.1. Design av studien
Studiens design baserades på de frågeställningar som skapades utifrån syftet, där de besvarades genom en mix av kvalitativa och kvantitativa metoder.
Till att börja med innefattade den kvalitativa studien dokumentation och intervjuer relaterat till den tidigare implementeringen, men också externa rapporter relaterat till röststyrning och säkerhet.
Materialet ansågs vara kvalitativt då det till största del innefattade icke-numeriska data som tolkades från texterna. Detta skapade en grund för de behov och krav som lösningen inom styrning och säkerhet måste uppnå, vilket också svarade på frågeställning 4.
Nästa steg i studien var marknadsundersökningen, där majoriteten av materialet var kvantitativt med mindre kvalitativa drag. Här undersöktes främst olika företags dokumentation och produktblad, vars kvantitativa delar innefattade numeriska och statistiska data. Det kvalitativa materialet var konversationer via mejl med dessa företag, där mer djupgående detaljer om implementering diskuterades.
Det resulterande materialet från marknadsundersökningen var de system som ansågs falla inom företagets behov och krav, vilket svarade på både frågeställning 1 och 2. Dessa jämfördes sedan i en Pugh-matris för att ta fram de förslagen som vidare implementerades till lösningsförslag.
I lösningsförslagen sattes en konceptuell beskrivning av implementering upp med de korrigeringar och anpassningar som krävs för den nuvarande produktionen, vilket besvarade frågeställning 3.
Avslutande skapas en rekommendation, där samtliga förslag rekommenderas efter de förutsättningar företaget har och kan behöva.
3.2. Datainsamlingsmetod
De valda metoder som användes för datainsamling var intervjuer, litteraturstudier och dokumentsamling.
3.2.1. Intervjuer
Intervjuer har använts i syfte att bygga upp en grund för det empiriska materialet. Den form som använts är en strukturerad intervjuform, där de frågor som ställdes var antingen inledande eller specificerade för att inte få allt för öppna svar (Blomkvist & Hallin, 2017). Intervjuerna gav en bild av hur det tidigare arbetet utfördes med den dåvarande utrustningen, de krav som ställdes på
12
operationen samt vad som var positivt och negativt med implementeringen. Eftersom inga intervjuer kunde utföras på plats användes en enkät. Enkäten skickades till alla relevanta operatörer vilket tillät dem att besvara frågorna i mån av tid, i lugn och ro. En nackdel med enkätformen är att man till skillnad från en fysisk intervju kan missa många av de dolda meningar som vanligtvis kan tolkas utifrån en vanlig konversation (Blomkvist & Hallin, 2017). De initiala frågorna som ställdes under samtliga intervjuer var följande:
• Kan du beskriva vad du ansåg var bra och dåligt med det tidigare röststyrningssystemet?
• Hur noggrant var systemet, hörde den rätt?
• Hur upplevde du tiden det tog innan du fick svar från ditt kommando, och vad är i sådana fall en den längsta svarstiden du kan tänka dig arbeta med?
Utanför enkäterna skedde också direkta intervjuer i avstämningsmöten via webbaserade konferensverktyg, som exempelvis Microsoft teams (Microsoft, 2020). Dessa skedde i semi- strukturerad form då frågorna var skapade innan mötet, men där mötet innehöll följdfrågor som kom upp på plats (Blomkvist & Hallin, 2017).
3.2.2. Litteraturstudie
Litteraturstudien har i stort sett bestått av vetenskapliga artiklar, konferensbidrag, rapporter och tidigare examensarbeten. Informationen som litteraturstudien bidragit har använts för att få en bättre förståelse för röststyrningssystem och hur de fungerar, samt hur det används vid olika operationer. För att få en bild av vilka lösningar som finns på marknaden gjordes en marknadsundersökning där flera olika typer av lösningar undersöktes. Nackdelen med att utföra en litteraturstudie är att det ofta tar lång tid och att mycket av informationen är irrelevant i slutändan, vilket tar tid och resurser (Säfsten & Gustavsson, 2019).
3.2.3. Dokumentinsamling
Dokumentinsamling har till största del bestått av insamlat material från företaget. Dokument som varit relevanta är kravspecifikationer, tidningsartiklar, fotografier, produktkataloger eller andra officiella dokument. Informationen som tagits från dokumenten har varit relevant i förhållande till frågeställningarna och har använts som empirisk data, med nackdelen då dokumentinsamling från företag kan vara partiska eller sakna kritisk information (Säfsten & Gustavsson, 2019).
3.3. Dataanalys
För att kunna tolka den nuvarande marknaden och komma fram till lämpliga förslag för den nuvarande produktionen sattes behov och krav upp. Intervjuerna ledde till att en lista med kundbehov kunde utformas och följas i de senare stegen kring litteraturstudien och dokumentsamlingen för styrning. Krav kring nödstopp skapades i en djupare litteraturstudie inom maskinsäkerhet för självgående maskiner och nödstopp. Vars lösningsförslag bedömdes fristående från lösningsförslagen för styrning. Under marknadsundersökningen användes dessa behov och
13
krav för att få ner antalet system till ett fåtal relevanta, vilka sedan kunde jämföras i en Pugh-matris.
I matrisen viktades varje behov och krav efter input utifrån företagets operatörer, vilket poängsattes via en enkät. Med varje behov och krav poängsatt mellan 1 och 5 summerades resultaten för varje förslag, där de med ett slutligt positivt resultat ansågs passa till vidare lösningsförslag. I lösningsförslagen och efterföljande analysen togs generella styrkor och svagheter upp kring tekniken, vilket baserade den slutlig rekommendationen av varje lösningsförslag.
3.4. Validitet och reliabilitet
Validitet innebär att rätt saker har studerats i studien (Blomkvist & Hallin, 2017). I denna studie innebär detta att det som studerats har varit relevant till den problembeskrivning, syfte och frågeställningar som satts upp. För att säkerhetsställa god validitet så har syftet och frågeställningar varit grunden för den information som studerats samt metoder som använts, där de intervjuer som utförts enbart har varit med personer av intresse.
Reliabilitet handlar om att det som undersökts i studien har undersökts på korrekt sätt, eller att den metod som använts i studien har använts på rätt sätt (Blomkvist & Hallin, 2017). För att säkerhetsställa god reliabilitet i denna studie har alla lösningar och förslag diskuterats med arbetsgivaren under möten som skett kontinuerligt, för att säkerhetskälla att arbete går framåt som planerat.
3.5. Etiska ställningstaganden
I studien har hänsyn tagits till etiska ställningstagande i form av de två av fyra grundläggande huvudkraven för forskningsetiska principer (Vetenskapsrådet, 2002). De som intervjuats i studien har enligt informationskravet blivit informerade om syftet för studien, genom att ge dem en kort förklaring till vad som intervjun ska gå ut på samt användas till. För att sedan få använda materialet från intervjuerna har respondenterna behövt ge sitt tillstånd i samband med intervju enligt nyttjandekravet (Vetenskapsrådet, 2002). Om företaget väljer att fortsätta med en av lösningarna som diskuteras i rapporten kommer detta inte att påverka någons position på företaget. Resultatet kommer inte påverka operatörernas arbete mer än en förändring av hur arbetet utförs, där deras långsiktiga, ergonomiska position kommer gå mot det bättre. Trots detta kan det uppstå psykologisk påverkan på grund förändrade arbetsförhållanden, då operatörerna måste anpassa sig till situationen.
14
3.6. Metoddiskussion
I studien har en undersökning gjorts för att studera vilka typer av röststyrda lösningar, och assisterande lösningar som finns på marknaden, samt vad som är viktigt i samband med användning av dessa typer av lösningar och vilka säkerhetskrav som gäller. För att ta fram olika lösningar har önskemål från ABB behövt samlas in och analyseras för att kunna ställa upp kundkrav som använts för att hitta och jämföra olika lösningsförslag. För att samla in information och hitta lösningar har intervjuer, litteraturstudie och dokumentinsamling använts.
De intervjuer som utfört har varit strukturerade och semistrukturerade i form av en enkät eller i mejlkonversationer för att få en noggrannare bild av vad företaget letar efter i en lösning, samt vilka problem som de idag står inför, som lösningen potentiellt skulle kunna lösa. Att utföra intervjuerna på detta sätt var inte tanken från början, utan tanken var att intervjua relevant personal på företaget personligen för att kunna erhålla en mer utökad konversation om problemet, samt kunna tolka problemet från flera synvinklar. Detta var dock inte möjligt med tanke på den pågående Corona pandemin under studien, då företaget varit tvungna att skydda personalen i största möjliga mån. Trots detta har intervjuerna varit till stor nytta för att samla in information angående tidigare lösningar och kundkrav.
Dokumentinsamling från företag har också behövt ske på distans, på grund av höjda säkerhetsåtgärder rekommenderade av Folkhälsomyndigheten (2020) i samband med Coronavirus sjukdomens epidemi (COVID-19). Där material från företaget skickats fysiskt via posten eller digitalt via e-mail.
Detta har medfört svårigheter att få tag i all information som behövts, i och med att förtagen haft stor fokus på att hantera den nuvarande situationen som pågått under den här studien. Denna typ av datainsamlingsmetod har varit mycket gynnsam då mycket information om specifika produkter inte finns tillgänglig digitalt, utan blivit tillgänglig först efter en konversation med respektive företag som då skickat relevant information och produktblad.
Litteraturstudien har skett genom att läsa rapporter, artiklar, tidigare examenarbeten, konferensbidrag och liknande. Denna metod har varit lämplig för att få tag i mycket teoretisk information om olika ämnen som säkerhet, certifiering, ergonomi, tidigare studier om röststyrning samt hur röststyrning i allmänhet fungerar. Genom att göra en litteraturstudie har en grund skapats för marknadsundersökningen med de grundläggande riktlinjer och nyckelord som var viktiga.
15
4. Nulägesbeskrivning
Detta avsnitt ger en nulägesbeskrivning av företaget, hur de idag tillverkar en av deras produkter samt hur de tidigare arbetat med att förbättra denna operation.
4.1. ABB Power transformers
ABB Power transformers är en enhet av ABB:s division Power Grids i Ludvika som tillverkar reaktorer och krafttransformatorer till höga effekter och spänningar på 1500 MVA respektive 1100kV, som ska överföras på långa avstånd. Enheten arbetar med kunder över hela världen, där de också erbjuder service i form av regenerering, diagnostik och reservdelar (ABB, 2020).
4.1.1. Lindningsmaskiner och fotpedalen
Med de höga spänningar som transformatorerna måste hantera kräver operationen en spetsad kompetens för att kunna linda. Lindningsprocessen är en vital del för att få en fungerande spole, som både kräver hög renlighet och precision under tillverkning. Spolen roterar under lindningsprocessen på en fast punkt i ett hål i golvet, från vilket operatören manipulerar riktning och hastighet med hjälp av en pedal som tillåter noggrann kontroll. Operatören matar lindningen med händerna och justerar position med fotpedalen, vilket gör att operatören blir relativt låst på en plats. På längre sikt har pedalen visat ge arbetsskador i form av statiska belastningar på grund av den låsta positionen, men också för att operatören ibland måste sträcka sig från pedalen för att kunna nå andra vinklar av lindningen. I vissa situationer där det krävs kontroll på andra sidan av lindningen där pedalen inte står, blir operatören tvungen att tillkalla hjälp från en annan operatör som kan kontrollera andra sidan (Burlin, 2020). I form av arbetstimmar ligger ett arbetspass mellan 1,5 och 2,5 timmar, med totalt 8 timmar per dag. Vid skiftbyte tar det max 30 minuter att byta från en operatör till den andra, och själva lindningsoperationen ser ut som i figur 3.
16
Figur 3: Lindningsoperation av transformatorspole (Hedin, 2017)
4.1.2. Tidigare assisterande lösning
I ett tidigare skede testade företaget att använda sig av ett sug- och blåssystem för att kontrollera riktningen (Burlin, 2020). Systemet var en personburen sug- och blåsenhet som kan efterliknas den som många funktionshindrade använder sig av idag för att styra allt från datorer till rullstolar (Original instruments, 2020), vilket kan ses i figur 4. Genom att blåsa i en mindre slang kopplat till enheten kunde användaren få lindningen att rotera i en riktning, medan att suga fick den att rotera i den andra riktningen. Själva slangen var monterat till ett headset vilket lät användaren ha röret utanför munnen när det inte användes, och kunde få in den igen utan att använda händerna. Själva slangstycket till munnen var format likt en visselpipa för att vara bättre utformat för munnen (Burlin, 2020). Utifrån en mejlkonversation med operatörerna som kan ses i bilaga 2, upplevdes systemet som ”hyfsat” bra, detta i och med att de efter ett tag ansåg att det vara lättare att hela tiden ha stycket i munnen än utanför. Med stycket i munnen under en längre tid började användaren också att dregla, vilket från både ett komfort- och hygienperspektiv inte kunde accepteras, och resulterade i att systemet inte gick vidare till implementering.
17
Figur 4: Sug- och blåsenhet i vy framifrån och från sidan.
4.1.3. Tidigare röststyrning
I en senare studie och implementering av ett röststyrningssystem på lindningsmaskinen kontaktade ABB konsultfirman Consafe Logistics för utformning och utveckling av systemet. Deras lösning bestod av en trådlös röstenhet och nödstopp som operatören bar på ett bälte kring höften, samt en dator lämpad till industri med egenutvecklad programvara som tillåter kommunikation mellan lindningens styrenhet och röstenheten. Denna information uppgavs i mejlkonversationer med ABB där frågorna kan ses i bilaga 2.
Som röstenhet använde sig Consafe Logistics av en Vocollect Talkman T5 (figur 5) från företaget Honeywell, som med en headsetmikrofon analyserar de kommandon som användaren anger, och skickar dem vidare till industridatorn trådlöst. Röstenheten har också möjlighet att spara röstprofiler, vilket ökar noggrannheten i röstuppfattning för den operatör som använder den (Honeywell, 2011). Med en lokal server var det också tänkt att röstprofilerna kunde sparas och användas över flera stationer och inte bara en röstenhet på en lindningsstation.
18
Figur 5: Vocollect Talkman T5 (Honeywell, 2013b) med headset (Honeywell, 2015b)
Nödstoppet som användes var byggt kring en Sesam 800 S3 knappsändare (figur 6) med mottagare från tillverkaren Åkerströms (Åkerströms, 2013), som modifierades med en större knapp.
Knappsändaren kan fästas på operatörens bälte, vilket tillåter snabb åtkomst med armen eller armbågen om händerna är upptagna eller låsta i en nödsituation.
Figur 6: Sesam 800 S3 knappsändare, samt med modifiering (Åkerströms, 2013)
Som dator användes en Sahara NetSlate a230T (figur 7), vilket är en dator i storlek av en läsplatta med touchskärm som monterades vid sidan av stationen (TabletKiosk, 2009). Via datorn och det
19
egenutvecklade programmet kan operatören justera parametrar över exempelvis hastigheten när operatören anger ett justeringskommando.
Figur 7: Sahara NetSlate a230T (TabletKiosk, 2009)
När det kommer till säkerhetsstandarder på röstimplementeringen och nödstoppet sågs ingen direkt utredning över projektet. Konsultföretaget som såg över systemet implementerade åtgärder som stopp-kommandon om exempelvis röstenheten skulle få slut på batteri, det vill säga att den stannar. Den nuvarande nödstoppslösningen bär dock ingen röd/gul markering (tydlig markering) på knappen, vilket är ett av kraven för ett nödstopp. Eftersom nödstoppet är en modifierad
knappsändare är det också oklart om den fullt kan klassas som ett nödstopp, då det kan finnas krav på vilken typ av radiofrekvens den använder sig av, samt vad som händer om sändaren får slut på batterier.
20
5. Kravinsamling
Detta avsnitt innehåller de krav och önskemål som utformades från datainsamling av företagets material samt från intervjuer med berörd personal. Dessa är baserade på den nuvarande stationen och dess moment, samt från den tidigare lösningens uppsättning och implementering.
5.1. Intervjuer
För att identifiera de kundönskemål som företaget hade för lösningen samlades data i form av intervjuer från operatörer, som tidigare hade arbetat med den tidigare lösningen. Antalet respondenter var av ett färre antal, då många av operatörerna som var aktiva på lindningsstationen och implementeringen år 2011 inte längre är anställda på företaget. Respondenterna fick svara på en enkät (bilaga 1) som handlade om hur de upplevde den tidigare implementerade röststyrningslösningen, vilka problem som fanns med den, samt deras allmänna arbetssituation på stationen.
Utifrån enkäten och mötena identifierades flera önskemål från ledningen och operatörerna. I helhet berörde företaget att de i gruppen varken besitter kunskapen eller resurserna att utforma programvara relaterat till ett lösningsförslag. Här var det viktigt att lösningen på stationen inte skulle vara allt för krävande i ombyggnationer och installation, utan helst utgå från samma kontrolltyp till lindningsmaskinen som den tidigare röststyrningslösningen eller pedalen.
I avstämningsmötena och enkäterna blev det tydligt att det främst var på grund av de ergonomiska skälen de valde att testa röststyrning. Arbetsmiljöverket och dess rekommendationer gällande ergonomi och arbetsbelastningar måste tas i åtanke om en lösning med eller utan röststyrning presenteras. Efter djupare studier kring det tidigare nödstoppets brist på säkerhetsklassning blev det också allt mer tydligt för aktörerna att lösningen måste kunna säkerhetsställas enligt Arbetsmiljöverkets riktlinjer kring maskinsäkerhet.
Det tidigare systemet fungerade efter röstprofilerna som tillät flera operatörer att använda samma röstenhet. Utifrån avstämningsmötena identifierades ett behov att kunna anpassa utrustningen till operatören inom både komfort och vardaglig användning, men för en personburen enhet möttes den tidigare röstenhetens storlek utan några motgångar. Här var det viktigt att skapa en lösning som operatörerna skulle använda på rätt sätt genom att den korrekta användningen också är den bekvämaste. Ett exempel här är med den tidigare sug- och blåssystemet som testades, där operatörerna på grund av komfortskäll valde att ha munstycket i munnen hela tiden istället för när de bara behövde ge kommando.
Efter den tidigare implementeringen år 2011 har företaget inte haft kontakt med konsultfirman Consafe Logistics, vilket arbetsgivarna och de projektansvariga ansåg inte vara lämpligt inom det framtida perspektivet på service. Ett exempel här är att mjukvaran i den tidigare implementeringen inte längre har någon support från Consafe Logistics, där operatörerna och företaget kan bli låsta
21
om mjukvaran slutar fungera eller har andra problem. Det var här företaget tryckte på att lösningen måste ha ett framtidsperspektiv i form av lättåtkomlig service och support.
5.2. Kundbehov
Utifrån de intervjuer som utfördes kunde följande kundönskemål identifieras:
1. Implementeringen får inte utgå från några större förändringar av lindningsprocessen och operatörernas arbetsgång.
2. Implementeringen måste vara en fullständig lösning som installeras på stationen, då avdelningen exempelvis inte har resurser att utforma egen mjukvara.
3. Implementeringen måste utgå från Arbetsmiljöverkets (2019) rekommendationer gällande ergonomi och arbetsbelastning.
4. Implementeringen måste kunna säkerhetsklassats enligt Arbetsmiljöverkets krav på maskinsäkerhet.
5. Implementeringen med systemet måste vara användarvänligt i form av operationsbekvämlighet.
6. Implementering med röststyrning måste vara beroende av operatören i form av ett användarberoende system.
7. Implementeringen måste utgå från en långsiktig lösning i form av tillgång till framtida service.
5.3. Nödstoppets produktkrav
Utifrån intervjuerna och kundbehoven kunde mätbara produktkrav som nödstoppssändaren och dess mottagare måste uppfylla identifieras, där den tidigare nödstoppslösningens brister kunde användas för kraven relaterade till användning och säkerhet. Den tidigare Vocollect Talkman T5 enheten användes också som referens för vikt och storlek, då den upplevdes som en bra passform för en bältesmonterad enhet. Bedömning angående kapslingsgrad för nödstoppen utgick från den nuvarande stationen som är en station med krav på renlighet.
22 5.3.1. Nödstopp
1. Nödstoppet ska vara certifierat enligt minst ISO 13849 och CE-märkt.
2. Stoppknappen ska vara lättåtkomlig.
3. Nödstoppet ska vara IP-klassade enligt minst IP41.
4. Nödstoppen får inte väga mer än 300 g.
5. Nödstoppen får inte vara större än 150x80x60 mm (LxBxD).
6. Nödstoppets batteritid ska inte vara mindre än 8 timmar.
7. Batterierna får inte ta längre än 8 timmar att ladda upp.
8. Nödstoppet ska vara användarvänligt.
9. Vid lågt batteri eller tappad radiokontakt ska användaren varnas.
23
6. Marknadsundersökning
Följande avsnitt innehåller resultatet av undersökningen och beskriver olika utvecklingsförslag samt data för dessa. Först utfördes en marknadsundersökning för att se vilka röststyrnings-, assisterande och nödstoppslösningar som finns på marknaden idag. Varje lösning jämfördes sedan med hjälp av Pugh matriser för att värdera vilka lösningar som är bäst lämpade för företaget.
6.1. Röstlösningar
Ett av områdena som undersöks är inom röststyrning, där undersökningen utgår från de kundbehov som identifierades i tidigare avsnitt. Detta innefattar olika lösningar i form av utveckling av tidigare röststyrningssystem, lösningar utvecklade för industrimaskiner samt lösningar med potential att utvecklas för industrin.
6.1.1. Vocollect
Företaget Honeywell arbetar främst med lösningar inom industri och säkerhet, där deras Voice avdelning arbetar med röststyrning för främst logistik. Inom deras produktfamilj Vocollect finns olika modeller av personburna röstenheter med olika funktioner. Deras Talkman A700 serie är deras nuvarande paradprodukt, lanserad 2015, och kommer i 3 olika varianter beroende på om kunden behöver en scanner eller trådlös funktion (Honeywell, 2015a). Deras A500 modell är en tidigare basmodell, lanserad 2013, som anses vara en modell riktad till nybörjare av systemet, och är en uppgradering av den tidigare T5 modellen med bättre röstbearbetning på 25% (Honeywell, 2013a). I form av mjukvara erbjuder Honeywell flera olika alternativ beroende på kundens behov inom logistik som hjälper till med bland annat analytiska verktyg och enhetsuppkoppling till kringgående utrustning (Honeywell, 2020).
Jämförande med Honeywell:s tidigare version av Talkmannheten som användes i tidigare implementeringen år 2011 (Talkman T5), verkar den senaste A720 modellen vara lämplig (figur 8). Detta i och med att A700 serien har en stor förbättring i hårdvara jämfört med den tidigare använda T5 modellen, med 512 MB RAM minne jämfört med 64 MB RAM minne och en processor på 800 MHZ jämfört med 416 MHz som lovar en ökad uppfattningsförmåga och svarstid (Honeywell, 2013a) (Honeywell, 2015a). Av A700 serien är A720 modellen utrustad med samma typ av headsetkoppling via en så kallad TCO-koppling, vilket innebär att företaget kan använda sig av headseten tidigare använda under år 2011 (Honeywell, 2015a). För att koppla röstenheten till lindningsmaskinen kan den tidigare använda industridatorn med samma programvara användas, då den nya A720 modellen kopplas trådlöst på samma sätt. Bältesfästet är annorlunda i att det inte längre format som den tidigare T5 modellen, och är anpassat till ett nytt bältesfäste.
När det kommer till pris av enheterna är Honeywell svårtillgängliga när det kommer till inköp av enbart en röstenhet, då de ej vill uppge ett estimerat pris. Dock i en jämförande studie utförd av logistikföretaget Erhardt partner group (2017) kan det estimerade priset för en ny enhet ligga upp
24
emot 2 500 dollar (Erhardt partner group, 2017), vilket ungefär omvandlar till 24 200 svenska kronor.
Figur 8: Vocollect Talkman A720 (Honeywell, 2015a).
6.1.2. Athena
Athena är en röststyrningslösning av företaget ITSpeex som sedan 2017 arbetar med röstbaserade lösningar inom tillverkningsindustri. Deras idé är att operatören ska kunna styra allt med hjälp av röststyrning. Detta inkluderar att rapportera händelser och data, få hjälp med att ta fram relevant information, beräkningar och planering (figur 9). Athena ska även kunna hjälpa till vid service av maskinerna genom att berätta när detta ska utföras, reparationer samt med upplärning av nya operatörer (ITSpeex, 2020a). Enligt ITSpeex (2020b) köper kunden en paketlösning som sedan ska implementeras i kundens verksamhet. I denna lösning ingår både hårdvara som inkluderar headset, dator, anslutande kringutrustning samt mjukvara som ska kunna samspela med kundens maskin (ITSpeex, 2020a).
Figur 9: Koncept av Athena integration till användare och maskin (ITSpeex, 2020a).
Enligt ITSpeex (2020b) skulle deras lösning kunna implementeras direkt på lindningsmaskinen eftersom kunden erhåller en hel lösning inklusive hårdvara och mjukvara. I nuläget är Athena ett användaroberoende system, men från en mejlkonversation med företaget uppgavs det att utveckling av andra typer av säkerhetsåtgärder är under utveckling, varav röstigenkänning är en lösning som undersöks.
