Högskolan i Skövde

Operators are likely to continue to play an integral part in industrial assembly for the foreseeable future. This is in part because increasingly shorter life-cycles and increased variety of products makes automation harder to achieve. As technological advancements enables greater digitalization, the demands for increased individual designs of products increases. These changes, combined with a global competition, does put an increasing strain on operators to handle large quantities of information in a short timeframe. Augmented reality (AR) has been identified as a technology that can present assembly information to operators in an efficient manner. AR smart glasses (ARSG) is an implementation of AR suitable for operators since they are hands-free and can provide individual instructions in the correct context directly in their real work environment. There are currently early adopters of ARSG in production within industry and there are many predictions that ARSG usage will continue to grow. However, to fully integrate ARSG as a tool among others in a modern and complex factory there are several perspectives that a company need to take into consideration. This thesis investigates both the operator perspective and the manufacturing engineering perspective to support industry in how to make the correct investment decisions as regards to ARSG.

The aim of this licentiate thesis is to provide a basis for a framework to enable industry to choose and integrate ARSG in production as a value adding operator support. This is achieved by investigating the theoretical basis of ARSG related technology and its maturity as well as the needs operators have in ARSG for their usage in assembly. The philosophical paradigm that is followed is that of pragmatism. The methodology used is design science, set in the research paradigm of mixed methods. Data has been collected through experiments with demonstrators, interviews, observations, and literature reviews. This thesis provides partial answers to the overall research aim.

The thesis shows that the topic is feasible, relevant to industry, and a novel scientific contribution. Observations, interviews, and a literature review gave an overview of the operator perspective. Some highlights from the results are that operators are willing to work with ARSG, that operators need help in unlearning old tasks as well as learning new ones, and that optimal weight distribution of ARSG is dependent on the operators’ head-positioning. Highlights from the preliminary findings for the manufacturing engineering perspective include a general lack of standards for AR as regards vertical industrial application, improved tools for faster instruction generation, and large variations in specifications of available ARSG.

Future work includes a complete answer to the manufacturing engineering perspective as well as combining all the results to create a framework for ARSG integration in industry.

Operatörer kommer sannolikt fortsätta att vara en integral del av industriell montering inom en överskådlig framtid. Detta beror delvis på allt kortare livscykler och ökad variation på produkter gör det svårare att automatisera produktionen. Samtidigt som tekniska framsteg möjliggör mer digitalisering så ökar efterfrågan på individuellt designade produkter. De här förändringarna, i kombination med en global konkurrens, skapar en ökad press på operatörer att hantera stora mängder information inom en kort tidsram. Förstärkt verklighet (förkortat AR från engelska ”augmented reality”) har identifierats som en teknologi som effektivt kan presentera monteringsinstruktioner för operatörer. Smarta AR glasögon (förkortat ARSG från engelska ”AR smart glasses”) är en implementering av AR som är lämplig för operatörer eftersom de inte behöver använda sina händer för att bära dem och för att de kan presentera individuella instruktioner i rätt kontext direkt i deras verkliga arbetsmiljö. Det finns industriföretag som redan har börjat använda ARSG i produktion och det finns många förutsägelser om att ARSG kommer fortsätta att växa. För att kunna fullt integrera ARSG som ett bland många verktyg i en modern och komplex fabrik så måste dock ett företag ta hänsyn till ett flertal perspektiv. Den här avhandlingen undersöker både operatörs-perspektivet och beredningsperspektivet för att stödja industrins investeringsbeslut rörande ARSG.

Målet med den här licentiatavhandlingen är att bidra med en grund för ett ramverk som kan möjliggöra för industrin att välja, integrera och underhålla ARSG i produktion som ett värdeskapande operatörsstöd. Det här åstadkoms genom att undersöka den teoretiska grunden för ARSG-relaterad teknologi och dess mognad och även operatörernas behov i ARSG när de används i montering. Det filosofiska paradigm som har följts är pragmatism. Metodologin som har används är designvetenskap, kopplat till forskningsparadigmet blandade metoder. Data har samlats in genom demonstratorexperiment, intervjuer, observationer och litteraturstudier. Den här avhandlingen ger partiellt svar till det övergripande forskningsmålet.

Avhandlingen visar att ämnet är möjligt att genomföra, relevant för industrin och ett originellt vetenskapligt bidrag. Observationer, intervjuer och en litteraturstudie gav en översikt av operatörsperspektivet. Några exempel från resultaten att lyfta fram är att operatörer är villiga att arbeta med ARSG, att operatörer behöver hjälp med att avlära sig gamla uppgifter såväl som att lära sig nya och att den optimala viktspridningen av ARSG beror på operatörernas huvudpositionering. Bland de preliminära resultaten från beredningsperspektivet inkluderas en generell avsaknad av standarder för AR gällande vertikala industriella tillämpningar, förbättrade verktyg för instruktionsskapande som stödjer snabbare instruktionsgenerering och stora variationer gällande specifikationer i tillgängliga ARSG.

Framtida arbete inkluderar ett komplett svar till beredningsperspektivet samt att kombinera alla resultaten för att skapa ett ramverk för ARSG integration i industrin.