Elektroniska monteringsanvisningar och dokumentation för …1178159/... · 2018-01-29 · Resultaten från utvärderingen visade att monteringsinstruktionerna för Microsoft Hololens

Department of Science and Technology Institutionen för teknik och naturvetenskap Linköping University Linköpings universitet

gnipökrroN 47 106 nedewS ,gnipökrroN 47 106-ES

LiU-ITN-TEK-A--17/063--SE

Elektroniskamonteringsanvisningar ochdokumentation för komplex

montering av kablage tillflygplan i Augmented Reality

Anton Kaiser

2017-12-18

LiU-ITN-TEK-A--17/063--SE

Elektroniskamonteringsanvisningar ochdokumentation för komplex

montering av kablage tillflygplan i Augmented Reality

Examensarbete utfört i Medieteknikvid Tekniska högskolan vid

Linköpings universitet

Anton Kaiser

Handledare Karljohan Lundin PalmeriusExaminator Camilla Forsell

Norrköping 2017-12-18

Upphovsrätt

Detta dokument hålls tillgängligt på Internet – eller dess framtida ersättare –under en längre tid från publiceringsdatum under förutsättning att inga extra-ordinära omständigheter uppstår.

Tillgång till dokumentet innebär tillstånd för var och en att läsa, ladda ner,skriva ut enstaka kopior för enskilt bruk och att använda det oförändrat förickekommersiell forskning och för undervisning. Överföring av upphovsrättenvid en senare tidpunkt kan inte upphäva detta tillstånd. All annan användning avdokumentet kräver upphovsmannens medgivande. För att garantera äktheten,säkerheten och tillgängligheten finns det lösningar av teknisk och administrativart.

Upphovsmannens ideella rätt innefattar rätt att bli nämnd som upphovsman iden omfattning som god sed kräver vid användning av dokumentet på ovanbeskrivna sätt samt skydd mot att dokumentet ändras eller presenteras i sådanform eller i sådant sammanhang som är kränkande för upphovsmannens litteräraeller konstnärliga anseende eller egenart.

För ytterligare information om Linköping University Electronic Press seförlagets hemsida http://www.ep.liu.se/

Copyright

The publishers will keep this document online on the Internet - or its possiblereplacement - for a considerable time from the date of publication barringexceptional circumstances.

The online availability of the document implies a permanent permission foranyone to read, to download, to print out single copies for your own use and touse it unchanged for any non-commercial research and educational purpose.Subsequent transfers of copyright cannot revoke this permission. All other usesof the document are conditional on the consent of the copyright owner. Thepublisher has taken technical and administrative measures to assure authenticity,security and accessibility.

According to intellectual property law the author has the right to bementioned when his/her work is accessed as described above and to be protectedagainst infringement.

For additional information about the Linköping University Electronic Pressand its procedures for publication and for assurance of document integrity,please refer to its WWW home page: http://www.ep.liu.se/

© Anton Kaiser

Sammanfattning

Monteringsinstruktioner och dokumentation i förstärkt verklighet är en potentiell revolution för indus-triellt monteringsarbete. Att montören kan få virtuella instruktioner i en verklig kontext, samtidigt sommontörens händer hålls fria för montering, skulle bland annat kunna bidra till kortare monteringstider,mer effektiv upplärning, bättre dokumentation och säkrare arbetsplatser. Syftet med examensarbetetsom beskrivs i den här rapporten var att studera om och hur Combitech bör använda förstärkt verk-lighet, för kommunikation av monteringsinstruktioner och dokumentation för komplex montering avkablage till flygplan, samt vilka möjligheter och risker detta medför.

I examensarbetet som beskrivs i den här rapporten genomfördes först en litteraturstudie som syftadetill att identifiera hur företaget Combitech bör arbeta med förstärkt verklighet vid kabelmontering ochdokumentation, vad som har gjorts tidigare inom området samt vilka möjligheter och utmaningar somfinns inom området. Efter genomförd litteraturstudie tillämpades resultaten av litteraturstudien på ettverkligt fall. Fallstudien bestod av att implementera och utvärdera prototyper, för monteringsinstruk-tioner och dokumentation, för komplex montering av kablage till flygplan.

Tre olika prototyper skapades och utvärderades i fallstudien, varav en skulle motsvara traditionellamonteringsinstruktioner och de två andra skapades för förstärkt verklighet. Den första av två proto-typer som skapades för förstärkt verklighet implementerades för Microsoft Hololens och den andraför projicerade monteringsinstruktioner. Utvärderingen genomfördes med sex stycken testpersonermed olika monteringserfarenhet.

Resultaten från utvärderingen visade att monteringsinstruktionerna för Microsoft Hololens gav flestantal fel och längst monteringstid samt att de projicerade monteringsinstruktionerna gav minst antalfel och kortast monteringstid. En jämförelse mellan de tre prototyperna som utvärderades visar att deprojicerade monteringsinstruktionerna i förstärkt verklighet gav minst antal fel och kortast monter-ingstid, hade bäst ergonomi, var roligast samt enklast att använda.

Valet av metod för monteringsinstruktioner i förstärkt verklighet visade sig vara helt avgörande närresultaten från utvärderingen i fallstudien studerades. I jämförelsen mellan monteringsinstruktionernai Microsoft Hololens och projicerade monteringsinstruktioner blir rekommendationen enkel, baseratpå resultaten från utvärderingen av prototyperna. Väljer Combitech att ta steget till förstärkt verklighetbör de använda sig av projicerade monteringsinstruktioner, för komplex montering av kablage tillflygplan i förstärkt verklighet.

i

Abstract

Assembly instructions and documentation in Augmented Reality are a potential revolution for indus-trial assembly work. That the installer can get virtual instructions in real-life context, while keepingthe fitter’s hands free to install, could, among other things, contribute to shorter assembly times,more efficient learning, better documentation and safer workplaces. The purpose of the thesis workdescribed in this report was to study if and how Combitech should use Augmented Reality, for com-munication of assembly instructions and documentation for complex assembly of aircraft cables, aswell as the possibilities and risks involved.

The thesis described in this report first conducted a literature study aimed at identifying how Com-bitech should work with Augmented Reality in cable assembly and documentation, what has beendone in the field earlier and what opportunities and challenges lies in the field. After completion ofthe literature study, the results of the literature study were applied on a real case. The case study con-sisted of implementing and evaluating prototypes, for assembly instructions and documentation, forcomplex assembly of cables to aircrafts.

Three different prototypes were created and evaluated in the case study, one of which would corre-spond to traditional assembly instructions and the other two were created for Augmented Reality. Thefirst of two prototypes created for Augmented Reality was implemented for Microsoft Hololens andthe other for projected assembly instructions. The evaluation was conducted with six test persons withdifferent assembly experience.

The results from the evaluation showed that the assembly instructions for Microsoft Hololens gave themost number of errors and the longest assembly times and that the projected assembly instructionsgave the least number of errors and the shortest assembly times. A comparison between the threeprototypes evaluated shows that the projected assembly instructions in Augmented Reality gave theleast number of errors and shortest assembly times, had the best ergonomics, were the most fun to useand the easiest to use.

The choice of method of assembly instruction in Augmented Reality proved to be crucial when study-ing the results of the evaluation of the case study. In the comparison between assembly instructions inMicrosoft Hololens and projected assembly instructions, the recommendation is simple based on theresults in the evaluation. If Combitech chooses to take the step to Augmented Reality, they should useprojected assembly instructions for complex assembly of cables to airplanes in Augmented Reality.

ii

Innehållsförteckning

Sammanfattning i

Abstract ii

Figurförteckning v

Tabellförteckning vi

1 Inledning 1

1.1 Bakgrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Motivering till studerat område . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.3 Syfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.4 Frågeställningar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.5 Avgränsningar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.6 Metod för genomförande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Monteringsinstruktioner och dokumentation i AR 4

2.1 Förstärkt verklighet (AR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.2 Relaterade studier och projekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.3 För- och nackdelar med monteringsinstruktioner i AR . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.4 Riktlinjer för monteringsinstruktioner i AR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.5 Utvärdering av AR-instruktioner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.6 Steget från traditionella monteringsinstruktioner till AR . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.7 Projicerade monteringsinstruktioner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.8 Dokumentationsmetoder vid AR-montering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.9 Motivering till genomförande av fallstudie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3 Fallstudie - Komplex montering av kablage till flygplan 12

3.1 Fallbeskrivning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.2 Combitechs nuvarande monteringsinstruktioner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.3 Prototyp I - Traditionella monteringsinstruktioner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.3.1 Material och konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.3.2 Avgränsningar för prototyp I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

iii

INNEHÅLLSFÖRTECKNING iv

3.4 Prototyp II - Monteringsinstruktioner för Microsoft Hololens . . . . . . . . . . . . . 15


3.4.2 Hårdvara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.4.3 Mjukvara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.4.4 Implementation av monteringsinstruktioner i Unity . . . . . . . . . . . . . . 18

3.5 Prototyp III - Projicerade monteringsinstruktioner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20


3.5.2 Mjukvara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.5.3 Implementation av monteringsinstruktioner . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.6 Utvärdering av prototyper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.6.1 Testpersoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.6.2 Utvärderingsparametrar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.6.3 Utvärderingsprocedur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.6.4 Pilottest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.6.5 Risker vid utvärdering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4 Resultat 26

4.1 Utvärdering i fallstudie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.1.1 Monteringstid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.1.2 Antal fel vid montering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4.1.3 Ergonomi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4.1.4 Kul att använda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.1.5 Enkelt att använda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

5 Analys och diskussion 33

5.1 Resultat från utvärdering i fallstudie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.2 Replikerbarhet, reliabilitet och validitet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

5.3 Källkritik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5.4 Arbetet i ett vidare sammanhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

6 Slutsatser 36

6.1 Svar på frågeställningar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

6.2 Framtida arbete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Referensförteckning 39

A Monteringstabell för prototyp I 42

B Formulär från utvärdering 43

C Intervjufrågor från utvärdering för parametern "enkelt att använda" 45

Figurförteckning

1 "Reality-Virtuality Continuum" sträcker sig från verklighet till virtuell verklighet [5]. 4

2 Förstärkt verklighet (AR), verklig kontext med virtuella objekt i Microsoft Hololens[6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3 Exempel på färdigmonterad kabelstam på monteringsbord [36]. . . . . . . . . . . . . 13

4 Prototyp I - Monteringsbord med traditionella monteringsinstruktioner innehållandetabell, kabelritning samt start- och slutpunkter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5 Kabelritning och monteringstabell som projicerades på monteringsbordet. . . . . . . 14

6 Prototyp II - Monteringsinstruktioner för Microsoft Hololens. . . . . . . . . . . . . . 16

7 Microsoft Hololens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

8 Gränssnitt för prototyp II. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

9 Prototyp III - Projicerade monteringsinstruktioner. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

10 Monteringssteg för projicerade monteringsinstruktioner. . . . . . . . . . . . . . . . . 22

11 Svar på påståendet "bekvämt att använda" för respektive prototyp. . . . . . . . . . . 27

12 Testpersonernas svar på påståendet "Jag kände någon gång yrsel/illamående undertestet". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

13 Testpersonernas svar på påståendet "Jag hade kunnat tänka mig att montera en helarbetsdag på det här sättet". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

14 Testpersonernas svar på påståendet "Det var roligt/kul att montera kablar i den härprototypen". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

15 Testpersonernas svar på påståendet "Det var roligt att montera med den här typen avteknik". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

16 Testpersonernas svar på påståendet "Det hade varit roligt att arbeta med den här typenav teknik dagligen". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

17 Formulär från utvärdering för utvärderingsparametern ergonomi. . . . . . . . . . . . 43

18 Formulär från utvärdering för utvärderingsparametern "kul att använda". . . . . . . . 44

v

Tabellförteckning

1 Monteringstider från utvärdering för respektive testperson och prototyp. . . . . . . . 26

2 Antal fel för respektive testperson och prototyp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3 Monteringstabell innehållande monteringsstegen för prototyp I. . . . . . . . . . . . . 42

vi

Kapitel 1

Inledning

Monteringsinstruktioner och dokumentation i förstärkt verklighet (AR - Augmented Reality) är enpotentiell revolution för industriellt monteringsarbete. Att montören kan få virtuella instruktioner i enverklig kontext, samtidigt som montörens händer hålls fria för montering, skulle bland annat kunnabidra till kortare monteringstider, mer effektiv upplärning, bättre dokumentation och säkrare arbet-splatser. I den här rapporten beskrivs ett examensarbete som utfördes inom området Medieteknik vidInstitutionen för teknik och naturvetenskap på Linköpings universitet där elektroniska monteringsin-struktioner och dokumentation i förstärkt verklighet (AR) studeras, för det specifika fallet komplexkabelmontering till flygplan.

1.1 Bakgrund

Företag som Microsoft, Apple och Google lägger stora resurser på utveckling av hård- och mjukvaraför förstärkt verklighet (AR), vilket driver utvecklingen framåt. Förstärkt verklighet (AR) har tackvare stora satsningar och forskning nått en prisnivå och teknisk mognad som gör tekniken lämplig förprofessionella tillämpningar. Teknikkonsultföretaget Combitech, där examensarbetet som beskrivs iden här rapporten genomfördes, har många kunder inom industrin som arbetar med montering avolika slag. Examensarbetet utförs för att ge Combitech djupare kunskap om elektroniska monter-ingsinstruktioner och dokumentation i förstärkt verklighet (AR).

1.2 Motivering till studerat område

Världen står inför den fjärde industriella revolutionen, vilket ställer krav på att människa och maskinär uppkopplade för att dela information med varandra [1]. För att detta ska vara möjligt behövs ettsystem som ger arbetare och maskiner rätt information vid rätt tidpunkt och plats [1]. Arbetare iframtidens ”smarta fabriker” behöver kunna oerhört mycket mer än dagens arbetare, vilket ställerhöga krav på de som ska arbeta där [1]. IoT (Internet of Things) med tillämpningar inom tillverkn-ingsindustrin, dit elektroniska monteringsinstruktioner och dokumentation i AR räknas, uppskattas haintäktsmöjligheter på 700 miljarder dollar år 2018 [2]. Monteringsinstruktioner och dokumentation iförstärkt verklighet (AR) studeras i examensarbetet som behandlas i den här rapporten.

I takt med att industriella system blir mer komplexa och kvalificerade operatörer och montörer blirallt svårare att hitta måste företag satsa på längre inlärningsprocesser vilket i sin tur kostar tid/pengar[3]. Elektroniska monteringsinstruktioner i AR skulle kunna vara ett avgörande verktyg för att effek-tivisera inlärningsprocessen och arbetsprocessen för montering av kablage till flygplan. Användandet

1

KAPITEL 1. INLEDNING 2

av sådana monteringsinstruktioner skulle också troligtvis innebära att: alla montörer får samma in-struktioner, kunskapen om monteringen stannar i företaget om en monterings-expert slutar och attförändrade instruktioner snabbt kan nå montörerna. Användandet av AR vid monteringen ger ocksåmöjlighet till verifiering och dokumentation exempelvis genom att automatiskt lagra information ommonteringsprocessen.

Framtidsmöjligheterna för dessa typer av monteringsinstruktioner och dokumentation i AR är storaoch det finns företag (exempelvis Volkswagen [3], Volvo [1], BMW [4] och Boeing [2]) som redanidag tillämpar den här typen av verktyg.

1.3 Syfte

Syftet med examensarbetet som beskrivs i den här rapporten är att studera om och hur Combitech böranvända förstärkt verklighet (AR) för kommunikation av monteringsinstruktioner och dokumentationför komplex montering av kablage till flygplan samt vilka möjligheter och risker detta medför.

Examensarbetet genomförs dels genom en litteraturstudie för att identifiera hur Combitech bör arbetamed AR vid kabelmontering och dokumentation, vad som har gjorts tidigare inom området samt vilkamöjligheter och utmaningar som finns inom området.

Syftet är också att efter genomförd litteraturstudie tillämpa resultaten av litteraturstudien på ett verk-ligt fall. Fallstudien består av att implementera och utvärdera prototyper för monteringsinstruktioneroch dokumentation för bland annat Microsoft Hololens, för komplex montering av kablage till flyg-plan.

1.4 Frågeställningar

Baserat på syftet i 1.3 har fyra frågeställningar skapats. Dessa fyra frågeställningar besvaras utförligti kapitel 2-4. När frågeställningarna, som presenteras nedan, har besvarats i rapporten analyseras ochdiskuteras svaren i kapitel 5.

• Hur bör Combitech arbeta med elektroniska monteringsinstruktioner och dokumentation, vidupplärnings- och monteringsprocessen vid komplexa monteringar av kablage till flygplan, medAR?

• Hur kan man verifiera, genom att implementera och utvärdera tre prototyper, hur Combitechbör arbeta med monteringsinstruktioner i AR för att effektivisera upplärnings-/arbetsprocessenmed komplex montering av kablage till flygplan?

• Vilka för- och nackdelar finns med att ersätta Combitechs nuvarande monteringsinstruktioner,för komplex montering av kablage till flygplan, med monteringsinstruktioner i AR?

• Hur kan man verifiera, genom att implementera och utvärdera tre prototyper, om Combitechbör arbeta med instruktioner projicerade på monteringsstationen eller monteringsinstruktionerför Microsoft Hololens för komplex montering av kablage till flygplan i AR?

1.5 Avgränsningar

Arbetet tillämpades på domänen elektroniska monteringsinstruktioner och dokumentation i förstärktverklighet (AR) och begränsas av examensarbetets tidsram på cirka 20 veckor. Även antalet testper-

KAPITEL 1. INLEDNING 3

soner som hade möjlighet att delta i fallstudien var begränsat.

Prototyperna som implementerades i det här arbetet gjordes av praktiska skäl i mindre skala än Com-bitechs nuvarande montering. Även komplexiteten av kabelmonteringen skalades ner för att möjlig-göra utvärdering av prototyperna. Prototyperna som implementerades och utvärderades i fallstudieninnehöll endast tvådimensionell kabelmontering. I fallstudien var möjligheterna att arbeta med olikatyper av foto- eller videodokumentation begränsade eftersom fotoförbud råder på Combitech.

1.6 Metod för genomförande

Den första delen av examensarbetet som beskrivs i kapitel 2 i den här rapporten består av den lit-teraturstudie som genomfördes. Litteraturen som användes i litteraturstudien består till största del avforskningsartiklar som hittades med hjälp av Linköpings universitets biblioteks sökmotor.

I den andra delen av examensarbetet presenteras en fallstudie som genomfördes. I fallstudien ska-pades och jämfördes tre prototyper innehållande olika typer av monteringsinstruktioner. Prototypernautvärderades med hjälp av sex stycken testpersoner. Testpersonerna valdes utifrån att hälften var er-farna montörer och den andra hälften helt saknade erfarenhet av montering. Denna uppdelning avtestpersonerna gjordes eftersom både arbetsprocessen för erfarna montörer samt upplärning av oer-farna montörer undersöktes i examensarbetet som beskrivs i den här rapporten.

Kapitel 2

Monteringsinstruktioner och dokumentation

i AR

I det här kapitlet presenteras de viktigaste resultaten från litteraturstudien som genomfördes i exam-ensarbetet. Kapitlet ger inledningsvis en bakgrund till vad förstärkt verklighet (AR) innebär för attsen övergå till forskning som var av intresse för Combitech, som i framtiden troligtvis kommer arbetamed tillämpningar i förstärkt verklighet (AR). Avslutningsvis motiveras, i det här kapitlet, varför fall-studien i kapitel 3 genomfördes. En stor del av det som presenteras i det här kapitlet låg till grund förval som gjordes vid skapandet av prototyperna i fallstudien som beskrivs i kapitel 3.

2.1 Förstärkt verklighet (AR)

Förstärkt verklighet (från engelskans Augmented Reality - AR) är en del av det som kallas "Reality-Virtuality Continuum" [5], se figur 1, som sträcker sig från reell verklighet (RR) till virtuell verklighet(VR). Reell verklighet (RR) kan beskrivas som den tillvaro vi lever i, helt utan virtuella objekt. Virtuellverklighet (VR) är däremot en tillvaro som är helt virtuell. Med en helt virtuell tillvaro menas en miljömed datorgrafik-genererad kontext. Spannet mellan dessa två ytterligheter kallas för mixad verklighet(MR). I mixad verklighet (MR) ingår förstärkt verklighet (AR) och förstärkt virtualitet (AV). Förstärktvirtualitet (AV) innebär en virtuell kontext som förstärks med verkliga objekt.

Figur 1: "Reality-Virtuality Continuum" sträcker sig från verklighet till virtuell verklighet [5].

Förstärkt verklighet (AR) innebär: en verklig kontext med virtuella objekt. Förstärkt verklighet (AR)innebär alltså att man med hjälp av någon typ av hård- och mjukvara genererar virtuella objekt i enreell kontext. I figur 2 nedan visas ett exempel på förstärkt verklighet, en verklig miljö med virtuellaobjekt. För att generera de virtuella objekten i figur 2 har Microsoft Hololens använts. MicrosoftHololens är ett par högteknologiska glasögon som har stöd för mixad verklighet (MR) där förstärktverklighet (AR) ingår. Hur AR har använts och används idag i olika projekt beskrivs i 2.2 nedan.

4

KAPITEL 2. MONTERINGSINSTRUKTIONER OCH DOKUMENTATION I AR 5

Figur 2: Förstärkt verklighet (AR), verklig kontext med virtuella objekt i Microsoft Hololens [6].

2.2 Relaterade studier och projekt

På tidigt 90-tal genomfördes ett första försök att använda AR för elektroniska monteringsinstruktionerför kabelmontering till flygplan [7]. Slutsatsen från försöket var dock att den tidens teknik för AR intevar redo för att lösa den komplexa uppgiften.

Boeing genomförde senare ett större projekt för att utvärdera kabelmontering genom att användaCAD-modeller för AR. Man kom fram till att skapandet av monteringsinstruktioner var mycket tid-skrävande, att synfältet var begränsat samt att tidsfördröjningar i applikationen vid körtid var ett prob-lem [8].

Curtin University har genomfört studier för att jämföra traditionell inlärning med inlärning i AR [8].Inlärning i AR kan innebära stora möjligheter eftersom det innebär "learn-by-doing" istället för ettmer traditionellt tankesätt med "learn-by-reading".

Projektet GAIS (Global Assembly Instructions Strategies) 2 är ett samarbete mellan bland annat Saaboch Chalmers och har som syfte att förbättra informations- och kunskapsutbytet inom ett globaltproduktionsnätverk [9]. Fokus för det här projektet är beredningsprocessen för att ta fram monter-ingsanvisningarna samt upp- och inlärning för montörer [9].

I Skövde pågår ett projekt inom AR-instruktioner med namn ”Young operator 2020” som syftar tillatt skapa förutsättningar för operatörer inom industrin att ta optimala beslut [10]. Projektet riktar sigmot unga personer som i framtiden kommer att arbeta med AR-tekniken i en industriell kontext.

Som visas ovan pågår forskningsprojekt på området monteringsinstruktioner i AR. För att resultatenav forskningsprojekten ska tillämpas på Combitech måste för- och nackdelar med monteringsinstruk-tioner i AR beaktas. En sammanställning av aktuell forskning på området beskriver för- och nackdelarmed monteringsinstruktioner i AR i 2.3 nedan.

2.3 För- och nackdelar med monteringsinstruktioner i AR

I [3] visas att en person lärde sig lika bra med eller utan AR, vilket innebär att det vid upplärningeninte behövdes någon fysisk övningsmontering som tog upp tid och plats. Studien studerade parame-


trarna ”Tolka instruktioner” och ”Kvarhållande av information från instruktioner”. Enligt [3] var AR-instruktionerna vid utvärderingen 20 % lättare att använda än vanliga pappersinstruktioner. Det varinte bara upplärningsprocessen som effektiviseras med monteringsinstruktioner i AR, utan även detfaktum att expertisen stannade i företaget [3] eftersom den fanns digitalt sparad och tillgänglig föralla.

I [11] beskrivs de största faktorerna för skador inom industrin som: otillräcklig träning och monotonaarbetsuppgifter. Monotonitet är också en anledning till att erfarna montörer och operatörer gör fel[11]. Om monteringsuppgifterna gjordes med AR, kan monotoniteten minskas genom att lägga tillinteraktionsmoment under monteringen.

Unga montörer är ofta otränade på uppgiften och läser inte instruktionerna tillräckligt noga [11].Enligt [12] var elektroniska monteringsanvisningar i AR roligare att använda, än vanliga instruktionerpå papper, för yngre montörer. Detta påverkar upplärningsprocessen eftersom om en person tyckerinlärningsprocessen är rolig kommer personen lära sig mer [12]. Upplärningsprocessen för en montörär ofta kostsam för ett företag och enligt [13] fungerar ”learn-by-doing” bättre än ”learn-by-reading”.Detta stöds även av [14] som presenterar Edgar Dales ”Cone of learning” som innebär att folk kommerihåg cirka 10 % av vad de läser och 90 % av vad de gör.

Som bland annat motiveras i [18] så finns mycket tid att spara med AR-instruktioner men problemmed enheternas (AR-hårdvaran) ergonomi kan göra enheterna oanvändbara under längre tidsperioder.Ett annat problem som i framtiden måste tas hänsyn till är integritet och datasäkerhet [1], troligtvis ärtillverkningsföretag mycket måna om att skydda sina produkter och monteringsprocedurer.

Enligt [16] minskar AR den mentala arbetsbördan eftersom montören slipper spatialt översätta mod-ellen på ritningen till verkligheten eftersom instruktionen redan är i verkligheten. Artikeln visar ocksåpå snabbare färdigställning av uppgifter och färre antal fel med AR-instruktioner. [13] visar också påförbättrad rumslig uppfattning med monteringsinstruktioner i AR.

En annan fördel med AR-instruktioner är att alla montörer får tillgång till exakt samma informa-tion, instruktionerna blir alltså oberoende av ”såhär brukar jag göra” [15]. Till sist visar [16] att AR-instruktioner är tillfredsställande och enkla att använda, att instruktionerna blir mer intuitiva jämförtmed traditionella instruktioner samt reducerar montörens huvudrörelser.

I [15] jämförs AR-instruktioner med traditionella instruktioner. Eftersom "ansikte mot ansikte" ärdet vanligaste sättet att få instruktioner på och eftersom AR-instruktioner liknar detta mer än tradi-tionella pappersinstruktioner så är AR-instruktioner fördelaktiga [15]. Både [18] och [19] visar på attAR-instruktioner ger förbättrad kvalitet (beräknades på antal fel montören gjorde) vid första-gångs-montering, vilket vid komplex kabelmontering innebär att man kan lägga mindre tid på att rätta tillfel. [19] Visar också på att det går avsevärt mycket snabbare att montera första gången med mon-teringsinstruktioner i AR. För att dokumentera och mäta effektiviteten föreslår [19] att montörenshuvudrörelser bör dokumenteras och analyseras.

En annan fördel med AR-instruktioner är att dessa kan underlätta monteringen när man arbetar medprodukter som snabbt förändras [20] för att man då snabbt kan nå ut med den senaste versionen av dedigitala instruktionerna. Dessutom finns idag, på många tillverkningsföretag, 3D-modeller av delaroch ritningar vilket underlättar för företag att ta steget till AR-instruktioner [20].

Både [10] och [18] tar upp den ergonomiska aspekten av dagens AR-enheter, exempelvis väger Mi-crosoft Hololens, som bärs på huvudet, 579 gram [23]. Ett annat hinder för AR-instruktioner kan varaatt få montörerna som jobbar på ”golvet” att acceptera den nya tekniken [15].

Monteringsinstruktioner i AR möjliggör att man kan schemalägga och övervaka montörens indi-viduella framsteg i stora projekt [7]. I [7] beskrivs också ett antal fördelar med AR vara: ”röntgen-syn” d.v.s. att en montör kan se igenom den del som monteras, samarbete och interaktion med 3D-modeller möjliggörs samt att effektiviteten ökar eftersom montören slipper släppa monteringsbordet


med blicken.

I [21] och [7] jämförs traditionell montering med AR-montering och resultatet visade på stor skillnadvad gäller monteringstid till fördel för AR. Även när det kommer till att minimera den mänskligafaktorn i monteringsarbetet är AR-instruktioner ett fördelaktigt alternativ jämfört med traditionellamonteringsinstruktioner [22].

För- och nackdelar har studerats och beskrivits ovan men få riktlinjer för hur ett företag bör arbetamed monteringsinstruktioner i AR har presenterats. Riktlinjer för hur ett företag bör arbeta med mon-teringsinstruktioner i AR beskrivs i 2.4 nedan.

2.4 Riktlinjer för monteringsinstruktioner i AR

När man skapar monteringsinstruktioner i AR bör man använda så många typer av interaktion sommöjligt av ”Vision”, ”Audio”, ”Sounds” och ”Text” [3]. Man bör också alltid ange antalet som exem-pelvis ska skruvas åt (ex. ”Skruva åt två skruvar”) [3].

En annan aspekt som man bör arbeta med när det kommer till AR-instruktioner är verifiering att mon-tören har utfört monteringen korrekt och därmed minimera eller allra helst eliminera den mänskligafaktorn [10]. För att verifiera att montören har utfört monteringen korrekt, att digital 3D-modell äridentisk med monterad modell, kan avancerad bildbehandling användas [24].

Ett företag som arbetar med AR-instruktioner bör inte låta montören gå vidare till nästa monter-ingssteg i monteringsordningen fören föregående monteringsuppgift är slutförd [11][12]. Samtidigtbör man anpassa monteringsinstruktionerna efter montörens expertis [11], en erfaren montör bör fåmindre detaljerade instruktioner än en novis montör. I [25] föreslås ett AI-expert-system som anpassarinformationsmängden i monteringsinstruktionerna efter hur monteringen fortskrider.

I [15] nämns att man bör ta hänsyn till miljö och ljushet där AR-instruktioner ska användas och dettaskiljer sig på så sätt åt jämfört med traditionella desktop-applikationer. Dessutom är bra datorgrafikviktigt för uppfattningen (likhet med verkligheten) av AR [18]. I [26] föreslås användningen av enextern kamera för dokumentation av monteringsarbetet.

Eftersom tekniken som krävs, för monteringsinstruktioner och dokumentation i AR, först på senaretid mognat så finns få riktlinjer för hur man ska arbeta. Följande punkter bör enligt [27] uppfyllas vidframtagning av AR-instruktioner:

• Alla steg av monteringen ska vara med i instruktionen.

• Tydlig numrering av uppgifter och vad som ska göras först.

• Användaren ska alltid få se vilka bitar som ska monteras.

• Var och hur något ska monteras bör alltid vara synligt.

• Pilar och linjer som indikerar vad som ska sättas ihop bör användas.

• Undvik att byta vypunkt för montören.

Det finns forskning som identifierar andra riktlinjer än ovan, dessa presenteras i punktform nedan:

• Om montören arbetar länge med samma instruktion så kan det indikera att montören behöverhjälp [2]. Det blir alltså enklare att, för en överordnad, följa monteringen eftersom använ-daren digitalt stegar sig fram genom instruktionerna. När användaren stegar framåt via ett AR-gränssnitt kan detta loggas och automatiskt skickas till överordnad.


• 4-5 olika delar av information i en monteringsinstruktion samtidigt är optimalt för upplärningenav montörer [29]. Det gäller att hitta en bra balans i mängden information i monteringsinstruk-tionerna. En erfaren montör behöver troligtvis mindre information än en oerfaren montör.

En annan viktig aspekt när det kommer till hur man ska arbeta med monteringsinstruktioner i ARär hur man ska designa gränssnittet som montören ska interagera med. Enligt [15] ska ett gränssnittfungera som medlare och förstärkare av mänskliga handlingar. AR är unikt i gränssnittsvärlden påså sätt att det förändrar användarens perception av världen och därför påverkar hur användaren betersig [15]. I gränssnittet för AR-instruktioner bör enkelhet eller effektivitet prioriteras, beroende på omanvändaren ska använda systemet för första gången eller om användaren är expert [15].

Ett användbart sätt att interagera med gränssnittet är via röst-kommandon [30]. Ett ljudgränssnitt kanförslagsvis, för monteringsinstruktioner till kabelmontering, innehålla olika röst-kommandon som:”Startpunkt”, ”Dragningssträcka för kabel” och ”Lokalisera kabel”.

Att få användaren att känna igen sig i ett gränssnitt som finns i en miljö som användaren är ovanvid är en utmaning. Användaren kan dock få en mjukare övergång från 2D till 3D om vissa elementi gränssnittet känns igen från 2D-applikationer [18]. Följande designprinciper bör beaktas när manskapar ett gränssnitt av något slag [17]:

• ”Visibility” - Användaren bör direkt kunna se alla möjliga interaktionsalternativ och hur de skaanvändas.

• ”Feedback” - Varje interaktion som användaren gör ska ge någon typ av feedback tillbaka.

• ”Affordance” - Relationen mellan hur något ser ut och hur det ska användas.

• ”Mapping” - Relationen mellan kontroll och effekt. Kontroller som användaren ska använda sigav ska vara nära kopplade till den effekt som uppstår när användaren använder kontrollen.

• ”Constraints” - Begränsningar för interaktion eller ett gränssnitt.

• ”Consistency” - Samma interaktion måste orsaka samma effekt varje gång.

I [28] beskrivs ett bra gränssnitt med orden:

• ”Clarity” - Ett gränssnitt ska vara tydligt och enkelt för användaren att förstå.

• ”Flexible” - Ett gränssnitt bör vara förlåtande och ge möjlighet till att exempelvis "gå bakåt".

• ”Simple” - Ett gränssnitt som är så enkelt så att det knappt märks är det bästa gränssnittet.

• ”Familiar” - Användaren ska känna igen sig i gränssnittet.

• ”Consistency” - Använd liknande element i gränssnitt för att användaren ska känna igen sig.

Riktlinjerna ovan är rekommendationer och behöver anpassas till det specifika företaget som skaimplementera monteringsinstruktioner i AR. För att forskare och företag ska kunna förbättra sinamonteringsprocesser i AR behöver utvärderingar genomföras. Saker att ta hänsyn till när det kommertill utvärderingsprocessen beskrivs i 2.5 nedan.


2.5 Utvärdering av AR-instruktioner

[30] föreslår att man bör testa prototyper på framtida industriarbetare, det är trots allt de som i framti-den troligtvis kommer att arbeta med monteringsinstruktioner i AR. Monteringsinstruktioner ska tes-tas och i aktuell kontext [30], det vill säga om det är monteringsinstruktioner för kabelmontering somska utvärderas så ska instruktionerna testas vid kabelmontering och inget annat.

I [8] utvärderas AR-instruktionerna baserat på parametrarna effektivitet och användbarhet, monter-ingstid och antal fel. Parametrar som bör testas vid utvärdering av AR gränssnitt är enligt [31]:

• ”Completion time” - Tiden det tar för montören att slutföra monteringen.

• ”Mapping time” - Tiden tar det för montören att kartlägga var och hur ett monteringssteg skagenomföras.

• ”Errors” - Antal fel som montören gör under monteringen.

För att i framtiden förbättra AR-gränssnitt kan man mäta och analysera användarens rörelser genom”Gaze-tracking” [4]. Att analysera Gaze-tracking innebär att man studerar hur användarens blickförflyttar sig under en given tidssekvens.

Först när ett företag har genomfört flera utvärderingar är det redo för att ta steget till monteringsin-struktioner i AR. Att ta steget från traditionella monteringsinstruktioner till monteringsinstruktioner iAR beskrivs i 2.6 nedan.

2.6 Steget från traditionella monteringsinstruktioner till AR

För att gå från traditionella instruktioner till AR-instruktioner rekommenderas i [3] att IT-avdelningenpå företaget skapar någon form av programvara för att skapa instruktioner, men att monterings-experten senare bygger instruktionerna. Även [32] menar att ”icke-programmerare” behöver kunnaskapa monteringsanvisningar. Att automatiskt generera monteringsanvisningar är ett kommande forskn-ingsområde [8]. Nyligen lanserade företaget PTC sin programvara ThingWorx [33] som bland annatmöjliggör skapande av monteringsinstruktioner, till ett flertal AR-plattformar, för icke-programmerare.

I [2] föreslås en metod för att gå från 3D-CAD-modell till XML och därifrån skapa monteringsin-struktioner. Detta görs till en början med hjälp av avancerad bildbehandling och instruktioner skapassedan automatiskt från XML-filen med hjälp av programvaran Unity’s ”Rendering Module”.

Att ta steget till monteringsinstruktioner i AR innebär också att välja AR-teknik som företaget skaanvända sig av. En alternativ AR-metod för monteringsinstruktioner beskrivs i 2.7 nedan.

2.7 Projicerade monteringsinstruktioner

En alternativ metod för att presentera monteringsinstruktioner inom given kontext skulle kunna varaatt projicera instruktionerna direkt på arbetsbordet. För- och nackdelar när det kommer till upplärn-ing av oerfarna monterare samt monteringsprocessen för erfarna monterare med denna metod får enutvärdering visa. Den här typen av monteringsinstruktioner har tidigare skapats [34], dock vid en iför kontexten i det här arbetet oanvändbar arbetsbänk. [35] nämner dock att man vid vissa upplärn-ingsprocesser för komplexa monteringsarbeten ofta får instruktioner via någon typ av AR-arbetsbänk.

Att använda projicerade monteringsinstruktioner i AR innebär också att elektronisk dokumentationkan användas. Olika tänkbara dokumentationsmetoder vid AR-montering beskrivs i 2.8 nedan.


2.8 Dokumentationsmetoder vid AR-montering

Forskningsunderlaget när det kommer till dokumentation vid AR-montering är mycket begränsat.Detta skulle kunna bero på att olika hårdvara används för att visa AR och att det därför saknas enstandard för dokumentation. I [26] används en extern kamera vid dokumentation i en AR-applikationför byggnadsindustrin. En extern kamera hade troligtvis också kunnat användas vid montering avkablage till flygplan. Ett komplement till en extern kamera, som nämndes i 2.4, är att avanceradbildbehandling skulle kunna användas för verifiering av montering. Om den typen av verifiering hadeanvänts hade man kunnat, efter verifiering, dokumenterat montörens fortskridande.

En alternativ dokumentationsmetod hade kunnat vara att samla in punktmoln från monteringen ochverifiera dessa mot företagets 3D-modell. Problemet med den här metoden är precisionen, det ärheller inte alla AR-enheter som är utrustade med djupkameror vilket är ett krav för insamling avtredimensionella punktmoln.

Elektronisk dokumentation kan också användas för att övervaka montörernas progression i monterin-gen. Om monteringsinstruktioner i AR-används så använder troligtvis montören en applikation avnågot slag. Man skulle kunna tänka sig att när montören går vidare till nästa instruktion verifierarmontören att monteringssteget slutförts. Vid verifieringen skulle informationen, att monteringsstegetär slutfört, kunna skickas till montörens överordnade som i sin tur kan övervaka monteringsprocessen.

En annan aspekt av elektronisk dokumentation av kabelmontering är säkerheten. Eftersom AR-enheter,som på olika sätt dokumenterar och verifierar, ofta är uppkopplade till någon form av nätverk innebärdet en säkerhetsrisk. Ett företag vill troligtvis inte att monteringsprocessen samt företagets teknikfinns att tillgå på ett nätverk, eftersom detta är information som teoretiskt sett skulle kunna stjälas.

Eftersom forskningsunderlaget för elektroniska monteringsinstruktioner och dokumentation är be-gränsat så behövs fler studier på området. En motivering till varför en fallstudie genomfördes i arbetetsom beskrivs i den här rapporten ges i 2.9 nedan.

2.9 Motivering till genomförande av fallstudie

Mängden forskning på området elektroniska monteringsinstruktioner och dokumentation i AR är be-gränsad. Ännu mindre forskning finns inom området för den specifika tillämpningen komplex ka-belmontering för flygplan. För att jämföra olika typer av monteringsinstruktioner i AR genomfördesdärför, som beskrivs i kapitel 3, en fallstudie. Dokumentationsdelen av fallstudien består av, för proto-typerna innehållande AR, endast verifiering av att monteringssteget är slutfört. Denna avgränsning närdet kommer till dokumentationsdelen i fallstudien gjordes bland annat på grund av rådande fotoför-bud på Combitech samt tidsramen för examensarbetet som beskrivs i den här rapporten. Att utredahur man bör arbeta med punktmolnsinsamling samt verifiering mot 3D-modell är troligtvis ett exam-ensarbete i sig. Fallstudien i kapitel 3 ska tillföra ytterligare kunskap om hur Combitech bör arbetamed komplex montering av kablage till flygplan i AR.

I fallstudien skapas och utvärderas tre olika prototyper, både kvantitativt och kvalitativt, med test-personer. Utvärderingen av prototyperna ska, genom att studera olika utvärderingsparametrar samtgenom formulär och intervjuer med testpersonerna, komplettera forskningen i litteraturstudien i dethär kapitlet. Fallstudien kompletterar inte bara litteraturstudien i det här kapitlet, litteraturstudien lig-ger även till grund för skapandet av prototyperna i fallstudien i kapitel 3.

I det här kapitlet beskrevs inledningsvis AR och vilka studier och projekt som pågår inom området.Närmast efter det beskrevs vilka för- och nackdelar som enligt forskningen kan finnas med mon-teringsinstruktioner i AR. Kapitel 2.4 innehöll riktlinjer för vad man bör tänka på när man skaparmonteringsinstruktioner i AR, vilka kommer ligga till grund för prototypskapandet i kapitel 3. Även


innehållet i 2.5 används i fallstudien, mer bestämt för utvärderingen av prototyperna. En av proto-typerna i fallstudien i kapitel 3 kommer bestå av projicerade monteringsinstruktioner som beskrivs ikapitel 2.7.

Kapitel 3

Fallstudie - Komplex montering av kablage

till flygplan

Som nämndes i 2.8 ovan så var anledningen till att fallstudien genomfördes att jämföra olika mon-teringsinstruktioner eftersom forskningen på området var begränsad. Inledningsvis beskrivs i det härkapitlet det fall som studerades. Därefter följer en beskrivning av hur Combitech idag arbetar medmonteringsinstruktioner. Vidare beskrivs hur prototyperna som skapades utifrån fallet i fallstudienimplementerades. I den avslutande delen av det här kapitlet beskrivs utvärderingen av de tre proto-typerna som skapades i fallstudien. Resultatet av utvärderingen redovisas i kapitel 4.

3.1 Fallbeskrivning

Dagens flygplan innehåller stora mängder elektronik och datorer som kopplas samman med kablar.Kablarna monteras ihop till kabelstammar innan de monteras och ansluts i flygplanet. Monteringenav kablarna, till kabelstammar, görs på ett stort bord vilket en ritning har limmats fast på. På bordetmed ritningen sitter spikar, två spikar nära varandra bildar en ”port”, som kablarna ska dras genom.Den här typen av kabelmontering är mycket komplex och för en erfaren montör tar monteringen av enkabelstam cirka en månad att slutföra. Det tar lång tid och det kräver mycket övning för att bli en duk-tig kabelmontör. Om det finns möjlighet att förbättra arbetsprocessen och upplärningsprocessen för,genom att studera alternativa metoder för kommunikation av monteringsinstruktioner, den komplexakabelmonteringen så är detta av stort intresse för Combitech.

3.2 Combitechs nuvarande monteringsinstruktioner

Som beskrevs i 3.1 ovan monteras kablarna genom portar av spikar på ett bord med en fastlimmad ka-belritning som visar kablarnas dragning, se exempel i figur 3. På ritningen finns även beteckningar förolika monteringspunkter. Dessa beteckningar används för att visa montören varifrån och vart en kabelska monteras. Informationen för en kabels start- och slutpunkt finns i en tabell på papper. Montörenfår även tillgång till en 3D-ritning på en datorskärm. 3D-ritningen används mest till 3D-monteringav kablar, det vill säga kablage som inte bara monteras längs bordets yta utan även i höjdled. Somnämndes i 1.5 så begränsades prototyperna i det här arbetet till 2D-kabelmontering. En annan as-pekt av Combitechs nuvarande kabelmontering är att den genomförs i en industrimiljö med starkaljusförhållanden.

12

KAPITEL 3. FALLSTUDIE - KOMPLEX MONTERING AV KABLAGE TILL FLYGPLAN 13

Figur 3: Exempel på färdigmonterad kabelstam på monteringsbord [36].

3.3 Prototyp I - Traditionella monteringsinstruktioner

Den första prototypen av totalt tre, som skapades i examensarbetet som beskrivs i den här rapporten,var tänkt att efterlikna de monteringsinstruktioner som idag används på Combitech. Den skapades föratt fungera som en referens, som skulle motsvara Combitechs nuvarande monteringsinstruktioner, attjämföra med prototyp II och prototyp III vid utvärdering. Prototyp I innehöll en monteringstabell (sebilaga A) samt en kabelritning på monteringsbordet. Kabelritningen innehöll förutom vilken väg ka-beln skulle monteras längs även markerade start- och slutpunkter. Kabelritningen i den här prototypengjordes svartvit för att efterlikna Combitechs befintliga kabelritning. Start och slutpunkterna på kabel-ritningen namngavs med slumpmässiga siffror och bokstäver. I monteringsstegen i monteringstabellenåterfanns start- och slutpunkterna. Den färdiga prototypen visas i figur 4 nedan. Hur skapandet av pro-totyp I gick till och vilket material som användes beskrivs i 3.3.1 nedan. Eftersom sträng sekretessråder gällande kabelritningarna som Combitech monterar enligt så var kabelritningarna påhittade församtliga tre prototyper. Andra avgränsningar som gjordes för att möjliggöra skapandet av prototyp Ibeskrivs i 3.3.2.

3.3.1 Material och konstruktion

En träskiva på cirka en gånger två meter monterades fast på ett skrivbord med hjälp av en tving. Somdistans mellan träskiva och bord användes två lika tjocka böcker. Distansen skapades för att möjlig-göra skruvdragning i träskivan utan att underliggande bord riskerade att förstöras. Träskivan kläddessedan in i vitt, väl ljusreflekterande, papper som fästes med tejp. I taket rakt ovanför monteringsbordetmonterades en bärbar projektor vars syfte var att projicera ritning och monteringstabell på monter-ingsbordet. Projektorn var i sin tur kopplad till en dator för att kunna projicera ritning och tabell påbordet. Bordet som projektorn projicerade kabelritningen och tabellen på tejpades fast i golvet för attundvika kalibrering av projektorns projektion vid varje användningstillfälle.

Under tiden projektorn projicerade ritningen på monteringsbordet skruvades skruvar i träskivan. Skru-varna skruvades i där kablarna på ritningen bytte riktning. Längs skruvarna skulle sedan kablarnamonteras. Kablarna i olika färger som testpersonerna i utvärderingen skulle montera klipptes till rättlängd. I ändarna på kablarna knöts öglor som gjorde att kablarnas ändar kunde fästas på skruvarna vidstart- och slutpunkter. Varje kabel märktes också med ett slumpmässigt namn. Dessutom skapades


Figur 4: Prototyp I - Monteringsbord med traditionella monteringsinstruktioner innehållande tabell,kabelritning samt start- och slutpunkter.

en grön yta på monteringsbordet, för att skapa kontrast mellan de vita buntbanden och underlaget,vid kablarna där vita buntband placerades före montering. Buntbanden användes vid montering tillatt bunta ihop kablar och de var en del av kabelmonteringen och monterades av testpersonerna vidutvärderingen. I figur 4 visas den färdigbyggda prototypen och kablarna som skulle monteras av test-personerna i utvärderingen. I figur 5 visas den projicerade bilden innehållande monteringstabell ochkabelritning.

Figur 5: Kabelritning och monteringstabell som projicerades på monteringsbordet.


3.3.2 Avgränsningar för prototyp I

För att inom ramarna för examensarbetet som beskrivs i den här rapporten skapa en prototyp somefterliknar Combitechs nuvarande monteringsinstruktioner så gjordes vissa avgränsningar. Ett exem-pel på det var att monteringsbordet samt komplexiteten på kabelmonteringen skalades ner. Det hadevarit orimligt att det som vid Combitechs nuvarande kabelmontering skulle ta cirka en månad att slut-föra en kabelmontering. En annan sak som skiljer prototyp I från hur Combitech idag arbetar medmonteringsinstruktioner för komplex kabelmontering är hur själva kabelritningen visades på monter-ingsbordet. För Combitechs nuvarande montering är kabelritningen ritad på bordet. Däremot var denför prototyp I projicerad på bordet.

Eftersom tillgången på träskivor var begränsad och det faktum att samma skiva skulle användas församtliga tre prototyper så projicerades istället ritningen på bordet. Det hade nämligen för prototyp III(projicerade monteringsinstruktioner i AR) inte gått att projicera över ritade kabellinjer. Detta hadegjort att endast den på monteringsbordet ritade kabelritningen hade synts. Alltså hade monteringsbor-det inte gått att återanvända för samtliga prototyper. Ovanstående avgränsningar kan ha haft inverkanpå resultatet av utvärderingen av prototyperna. Avgränsningarnas eventuella påverkan på resultatetdiskuteras i kapitel 5.

3.4 Prototyp II - Monteringsinstruktioner för Microsoft Hololens

När testpersonerna monterade kablar i prototyp II använde de sig av de högteknologiska glasögonenMicrosoft Hololens. Prototyp II var tänkt som en av två alternativa metoder till Combitechs nuvarandemonteringsinstruktioner. Dokumentationen för den här prototypen genomfördes i form av verifieringfrån montören att instruktionssteget slutförts. Kabelmonteringen genomfördes för både prototyp IIoch prototyp III i AR. Istället för att, som i prototyp I, kabelritningen och monteringstabellen pro-jicerades på monteringsbordet så visades här kabeldragningen som ett hologram på monteringsbordet(se figur 6a). Ett hologram är ett delvis genomskinligt virtuellt objekt som kan visas för användarenmed bland annat Microsoft Hololens. I figur 6b visas kabeldragningen med tillhörande start- och slut-punkter i prototyp II. Pilar som markerade var buntbanden skulle monteras på monteringsbordet visasi figur 6c. Denna prototyp skapades för att ta reda på om Microsoft Hololens var redo för den härtypen av tillämpning samt om testpersonerna hade kunnat tänka sig att montera kablar i AR på dethär sättet.

I prototyp II skapades monteringsinstruktionerna delvis efter forskningen i litteraturstudien i kapitel2. Från litteraturstudien användes följande vid skapandet av prototypen: alla steg i monteringen vartydliga och med i varje instruktion, var och hur något skulle monteras var alltid synligt samt att 4-5olika delar av information presenterades för montören vid varje steg av monteringen.

Att Microsoft Hololens skulle användas som en av de alternativa metoderna för att kommunicera mon-teringsinstruktionerna var förutbestämt av Combitech. Det fanns även andra goda skäl för att utvärderamontering med Microsoft Hololens. Glasögonen är nämligen trådlösa och de enda av sitt slag somhar all nödvändig funktionalitet inbyggd. Hårdvaran och funktionaliteten hos Microsoft Hololensbeskrivs i 3.4.2 nedan. Mjukvaran som användes för att implementera applikationen innehållandemonteringsinstruktionerna beskrivs i 3.4.3 nedan. Materialet som användes och hur konstruktionenav prototyp II såg ut beskrivs i 3.4.1.


(a) Holografisk kabelritning

(b) Kabeldragning och start-/slutpunkter

(c) Pilar markerade var buntbandet skulle monteras

Figur 6: Prototyp II - Monteringsinstruktioner för Microsoft Hololens.


Monteringsbordet med skruvarna som användes i prototyp I användes även för den här prototypen.Skillnaden var dock att kabelritning, monteringstabell samt start- och slutpunkter inte projicerades påbordet. Istället fick montören i prototyp II monteringsinstruktion och kabelritning presenterad framförsig i form av hologram genom Microsoft Hololens. Även kablarna från prototyp I återanvändes vidmonteringen i prototyp II. Skillnaden på prototyp I och prototyp II var hur monteringsinstruktionernapresenterades för montören. Däremot fanns en stor skillnad när det kom till att få kabelritningen, somför den här prototypen var ett hologram, att matcha skruvarna i monteringsbordet. För att möjliggöramatchningen så att montören skulle kunna följa de holografiska kabeldragningarna var någon typ avtrackning tvungen att användas.

Trackningen bestod av en QR-kod som kunde registreras av Microsoft Hololens, för att Hololensskulle kunna placera ut kabelritningen så att den matchade skruvarna (som kablarna monterades medhjälp av) på monteringsbordet. Matchningstekniken med QR-koden var dock inte helt exakt utanfinjusteringar fick göras genom att göra den holografiska kabelritningen grepp- och flyttbar. Match-


ningen behövdes dock endast göras vid uppstart av applikationen. Hur trackningen implementeradesmed hjälp av programvarumodulen Vuforia beskrivs i 3.4.3 nedan.

3.4.2 Hårdvara

För skapandet av prototyp II användes en bärbar dator med god prestanda samt Microsoft Hololenssom visas i figur 7 nedan. Kortfattat skulle man kunna säga att Hololens är en dator som bärs påhuvudet och som visar hologram för användaren via projicerat ljus genom lager av speciella linser.Det är dock en väldigt förenklad bild med tanke på vilken teknik som Hololens innehåller. För attHololens ska kunna rendera holografiska 3D-objekt och att dessa ska vara kvar på samma position irummet när användaren rör sig krävs ett stort antal sensorer. Hololens har följande inbyggda sensorer[28]:

• En IMU (Inertia Measurement Unit) som hanterar huvudets orientering och kompenserar föreventuella precisionsfel hos det inbyggda gyroskopet.

• Fyra stycken omgivningssensorer som ger Hololens en förståelse för omgivningens spatialakaraktäristik. Dessa sensorer skapar ett rutnät av omgivningen som Hololens sedan kan användaför att placera hologram i förhållande till.

• En djupkamera som används för att mäta formen på 3D-objekt. Den här typen av kamera an-vänds i Kinect för bland annat Microsoft Xbox One.

• En ljus-sensor som mäter bakgrundsljus och som även används för avståndsberäkningar.

• En 2 megapixel HD-kamera som används för att ta bilder och spela in video.

• Fyra mikrofoner som lyssnar efter användarens röstkommandon.

Figur 7: Microsoft Hololens.

Hårdvaruprestandan hos Hololens är motsvarande den som återfinns i dagens mobiltelefoner och ap-plikationerna som byggs till enheten måste därför anpassas efter detta. Enheten har även inbyggdahögtalare och ett lagringsutrymme på 64GB. Hololens går ännu inte att köpa i Sverige utan måstespecialbeställas och priset ligger på 3000$. För att implementera applikationen till Hololens behövdessärskild programvara som beskrivs i 3.4.3 nedan.

3.4.3 Mjukvara

Det fanns olika sätt implementera applikationer på till Hololens. Det var möjligt att implementeraen applikation till Hololens genom att enbart skriva programkod. Ett enklare och smidigare sätt var


däremot att skapa applikationen till Hololens med hjälp av programvaran Unity. Unity erbjöd blandannat en "editor" som exempelvis underlättade placeringen av virtuella objekt vid implementationen.Unity och annan mjukvara som användes för att implementera prototyp II beskrivs ingående nedan.

Unity & Microsoft Visual Studio

För att implementera applikationen i prototyp II användes bland annat programvaran Unity. Unity ären programvara som oftast används till att skapa datorspel. Unity tillsammans med Microsoft VisualStudio användes i skapandet av prototyp II eftersom detta var det enklaste sättet att komma igångmed att skapa Hololens-applikationer på. Dessutom var Unity’s ”editor” ett mycket värdefullt verk-tyg eftersom det möjliggjorde ett intuitivt arbetssätt när det kom till att placera ut hologrammen iapplikationen. Utplaceringen av hologram innebar, vid implementeringen av prototyp II, placeringenav kablar på kabelritningen.

Från Unity exporterades ett programvaru-paket innehållande applikationen i ett format som VisualStudio kunde hantera. Visual Studio användes sedan för att kompilera och bygga projektet som ska-pades i Unity till Hololens. Efter det att Visual Studio kompilerat och byggt paketet från Unity dis-tribuerades applikationen till Hololens via lokalt trådlöst nätverk. Arbetskedjan från det att en vissfunktionalitet implementerades till dess att funktionaliteten kunde testas i Hololens var cirka femminuter.

Holotoolkit & Vuforia

För att snabbt komma igång med att skapa en applikation för Hololens finns Holotoolkit, som in-nehåller färdiga moduler att importera till Unity. Holotoolkit byggs och underhålls av en grupp utveck-lare som är specialiserade på Unity och Hololens. Färdiga moduler som ingår i Holotoolkit är blandannat muspekare samt funktionalitet för att flytta runt objekt med gester.

Ett annat verktyg som importerades till Unity och användes vid skapandet av prototyp II var Vuforia.Vuforia tillhandahåller programvara för bildigenkänning och har skapat en speciell modul till Unityoch Hololens. I prototyp II användes Vuforia vid avläsning av QR-koden för att den virtuella kabel-ritningen skulle matcha skruvarna, som kablarna skulle dras längs, på monteringsbordet. Vuforia vargratis att använda i småskaliga projekt. För att använda Vuforia för Hololens krävdes också att manpå deras hemsida skapade en databas där man lagrade sina QR-koder. Databasen, som laddades neroch lagrades lokalt, får vid nedladdning automatiskt rätt struktur för att användas tillsammans medUnity och Hololens.

3.4.4 Implementation av monteringsinstruktioner i Unity

Anledningen till att Unity användes, för att implementera monteringsinstruktionerna för prototyp II,var att programvaran var det snabbaste, enklaste och mest använda sättet att komma igång med attskapa applikationer för Microsoft Hololens. Det går att skapa applikationer till Hololens genom attenbart skriva programkod i exempelvis Microsoft Visual Studio. Dock var det, för tillämpningen sombeskrivs i den här rapporten, en stor fördel att ha tillgång till en ”editor”. Tillgången till en editorär nödvändig om man i Unity ska arbeta med ett stort antal objekt. Editorn skapar förutsättningarför att utvecklaren skulle få en överblick över objekten i scenen samt objektens relativa positioner. Ieditorn kunde även objekt enkelt flyttas. En annan stor fördel med Unity var att man kunde skapa enapplikation som sedan kunde exporteras till flera olika plattformar. Hur prototyp II implementeradesbeskrivs och motiveras nedan.


Struktur och uppbyggnad

I Unity bygger man upp en scen av så kallade GameObjects. Ett GameObject kan exempelvis varaen geometrisk form eller 3D-modell, men även ”tomma” GameObjects går att skapa. I scenen skaparman också ljuskällor och en kamera som representerar användarens vy. Till GameObjects kopplarman skript, skrivna i programspråket C#, som beskriver ett GameObjects beteende. Beteenden somimplementeras i ett skript kan vara allt från vad som händer om användaren klickar på ett GameObjecttill ett GameObjects fysikaliska egenskaper.

Tomma GameObjects används främst som förälder-objekt i en hierarkisk struktur eller som ”manager-script”. Alla GameObjects som är barn till ett annat GameObject ärver förälderns egenskaper somexempelvis skalning, translation och rotation. Däremot ärver barn-objekten inte förälderns visuellaegenskaper som exempelvis material och färg.

För att hantera och styra alla GameObjects användes ett tomt GameObject med tillhörande skript somdöptes till manager. Manager-skriptet innehöll programkod för att hantera applikationens olika till-stånd samt hantera användarens interaktion med gränssnittet. Det första tillståndet i applikationen varett initieringstillstånd som syftade till att ge den holografiska kabelritningen korrekt tredimensionellposition i förhållande till det fysiska monteringsbordet. Alltså, spikarna på det fysiska monteringsbor-det som kablarna skulle dras via, skulle matcha kabeldragningen på den holografiska kabelritningen.För att i initieringstillståndet möjliggöra matchningen mellan verkligt monteringsbord och virtuellkabelritning användes Vuforia, som tidigare beskrivits i den här rapporten. Vuforia-modulen innehöllett speciellt GameObject som anpassades och lades till på kameran i scenen. Vuforia-modulen möjlig-gjorde avläsning av QR-kod för bordstrackningen i Hololens.

Varje monteringsinstruktions-steg hade också varsitt tillstånd implementerat. För vart och ett av dessatillstånd belystes, med kod i skript, korrekt kabel och övriga kablar gjordes mindre synliga. I respek-tive tillstånd definierades även positionerna för flaggorna som visades vid start- och slutpunkter förkabeln som skulle monteras. Användaren stegade mellan applikationens olika tillstånd och därmedinstruktioner genom att interagera med gränssnittet. Gränssnittet som användaren interagerade med iprototyp II beskrivs nedan.

Gränssnitt

Gränssnittet i prototyp II visas i figur 8 nedan och presenterades som flera hologram på väggen raktframför användaren. Det bestod av två stora knappar som användaren skulle använda för att stega framoch tillbaka mellan de olika instruktionsstegen. Den gröna knappen användes för att godkänna attmonteringen färdigställts enligt instruktionen och stega vidare till nästa instruktion. För att gå tillbakatill föregående monteringsinstruktion användes den röda knappen. När montören tryckte på den grönaknappen för att stega vidare till nästa steg i monteringen verifierades därmed monteringssteget.

Till höger om de två knapparna fanns en informationsruta innehållande information om vilken kabeleller vilket buntband som skulle monteras. I informationsrutan kunde användaren också se vilketnummer det nuvarande monteringssteget hade och därmed hur många monteringssteg återstod attslutföra.

Gränssnittet som visas i figur 8 utformades efter ett antal av designprinciperna som nämndes i 2.4.Knapparna gjordes stora och tydliga för att användaren direkt skulle se knapparna som möjliga in-teraktionsalternativ. Knapparna gjordes i 2D för att efterlikna majoriteten av dagens gränssnitt. An-vändaren fick, vid klick på en av knapparna, feedback i form av ljud och ändrad kulör på knapparna.Gränssnittet begränsades till endast två möjliga interaktioner; att stega framåt och bakåt mellan mon-teringsinstruktionerna. Knapparna ändrade aldrig funktionalitet, samma interaktion gav samma effekt.

Hänsyn togs vid skapandet av både gränssnitt och kabelritning till att Hololens renderar svart färg


Figur 8: Gränssnitt för prototyp II.

som genomskinlig, det vill säga alla hologram som är svarta blir i Hololens osynliga för användaren.Nedan beskrivs hur den virtuella kabelritningen skapades i Unity.

Virtuell kabelritning

Den virtuella kabelritningen, som baserades på samma kabelritning som i prototyp I, skapades genomatt kablarna byggdes upp som GameObjects av smala liggande cylindrar i Unitys editor. Respektivekabel hade ett förälder-objekt som kabelns beståndsdelar grupperades under. De virtuella kablarnasmaterial skapades efter vilka färger kablarna hade i verkligheten.

Buntbandens positioner markerades med två gröna pilar som visades när monteringssteget för bunt-bandsmonteringen var aktivt. Detta gällde även för kablarna på kabelritningen, endast den för mon-teringssteget aktiva kabeln syntes tydligt. Kablar som i monteringssteget inte skulle monteras tonadesner och färgades neutralt.

3.5 Prototyp III - Projicerade monteringsinstruktioner

Prototyp III var tänkt som den andra av två alternativa metoder till Combitechs nuvarande monter-ingsinstruktioner och därmed prototyp I. Dokumentationen genomfördes även för den här prototypen iform av verifiering från montören att instruktionssteget slutförts. Monteringsinstruktionerna projicer-ades, för den här prototypen, rakt ovanifrån på monteringsbordet. Precis som i prototyp II användesAR i prototyp III, verkligheten förstärktes alltså med virtuella objekt. Den stora skillnaden jämförtmed prototyp I, där endast kabelritningen och monteringstabellen projicerades, var att användaren härstegade sig genom instruktionerna med hjälp av ett gränssnitt. Alltså visades här instruktionerna förrespektive kabel var för sig. En annan stor skillnad jämfört med prototyp I var att kablarna för proto-typ III inte bara visades var för sig utan även färgades enligt den kabel som skulle monteras. Det vardock inte bara kabelfärgen som skulle underlätta monteringen utan också att start- och slutpositionertydligt märktes ut för varje steg i monteringen. Figur 9 nedan visar en monteringsinstruktion som densåg ut i prototyp III.

Den tredje prototypen skapades för att undersöka om Combitech på något annat sätt, än det sombeskrivs för prototyp II ovan, skulle kunna använda AR för att kommunicera monteringsinstruktioneroch samtidigt låta montörens händer vara fria för montering. Användaren behövde för den här proto-typen inte, till skillnad från prototyp II, bära AR-glasögon. Vidare beskrivs hur prototyp III skapadesoch motiveringar till designbeslut ges.


Figur 9: Prototyp III - Projicerade monteringsinstruktioner.


Samma monteringsbord, som beskrivs i 3.3.1, som skapades och användes för prototyp I användesäven för prototyp III. Hårdvaran var för den här prototypen var densamma som för prototyp I. Denbestod som tidigare nämnts av en dator kopplad till en projektor som projicerade rakt nedåt på mon-teringsbordet. Den stora skillnaden mellan prototyp I och prototyp III var vad projektorn projiceradepå monteringsbordet. Vad som projicerades och hur det gjordes beskrivs nedan.

3.5.2 Mjukvara

Som beskrevs ovan så skulle användaren, med hjälp av ett gränssnitt, stega sig framåt eller bakåt mel-lan instruktionsstegen. För respektive monteringssteg skulle endast den kabeln eller det buntbandetsom skulle monteras visas tydligt och övriga kablar och buntband tonas ner. För att möjliggöra dettaanvändes Microsoft Powerpoint. Varje monteringssteg motsvarades alltså av en bild i Powerpoint. Hursjälva implementationen gjordes beskrivs nedan.

3.5.3 Implementation av monteringsinstruktioner

Implementationen av monteringsinstruktionerna och gränssnittet implementerades med MicrosoftPowerpoint. Ett monteringssteg samt gränssnittet för prototyp III visas i figur 10.


Figur 10: Monteringssteg för projicerade monteringsinstruktioner.

Gränssnitt

Gränssnittet i prototyp III som syns nere till vänster i figur 10 ovan var inte funktionellt utan krävde atttestledaren under användartesterna tryckte på knappar på ett tangentbord kopplat till datorn. Detta föratt Powerpoint i datorn skulle stega framåt eller bakåt genom monteringsinstruktionerna. Samtidigtsom användaren valde att gå vidare till nästa steg i monteringen noterade testledaren att monter-ingssteget verifierats av montören.

Det som skiljde gränssnitten, i prototyp II och prototyp III, åt var informationsrutans utseende. Förprototyp III visades monteringsinformationen enligt figur 10 som: instruktionsnummer, namn på ka-bel som skulle monteras, start- och slutpunkt samt en pil som indikerade färgen på kabeln som skullemonteras. Knapparna som användaren kunde interagera med, genom att testledaren tryckte på tan-gentbordet, var tänkta att tydligt ge användaren interaktionsalternativen. När användaren tryckte pånågon av knapparna gavs feedback i form av ett ljud samt att nästa monteringsinstruktion visades.Knapparna i gränssnittet för prototyp III liknade knappar som idag används vid de flesta typer av 2D-gränssnitt. Likt gränssnittet i prototyp II var gränssnittet, med användarens interaktioner, begränsattill att endast utföra två olika saker nämligen att stega framåt och stega bakåt mellan monteringsin-struktionerna.

Kabelritning

Som tidigare beskrivits visades i prototyp III inte alla kablar belysta på samma gång, utan en åt gån-gen. Det faktum att Powerpoint användes för att stega genom monteringsinstruktionerna gjorde atten specifik ritning per kabel och buntband skapades. Varje bild innehållande kabelritningen i Pow-erpoint var alltså unik. Den kabeln som skulle monteras i det specifika monteringssteget markeradesmed färgen på kabeln för att tydliggöra vilken väg den skulle dras. Buntbanden markerades med ettsvart streck på positionerna där dessa skulle monteras. Även start- och slutpunkter markerades tydligtför att montören snabbt skulle hitta dessa. Kablarna som inte skulle monteras för just det specifikamonteringssteget gjordes inte osynliga utan tonades bara ner, detta för att efterlikna de holografiskainstruktionerna prototyp II. Detta gjordes för att de olika teknikerna för AR skulle jämföras iställetför själva instruktionerna, vilket var fokus för fallstudien som genomfördes.


3.6 Utvärdering av prototyper

För att jämföra de tre olika prototyperna empiriskt genomfördes en utvärdering med testpersoner.Testpersonerna i utvärderingen studerades både kvantitativt och kvalitativt. Samma procedur genom-fördes vid samtliga tester och testpersonerna fick tillgång till samma information innan och undertestet. Under testerna av de två AR-prototyperna verifierade testpersonerna att monteringssteget varslutfört via gränssnittet. Utvärderingens beståndsdelar, procedur och risker beskrivs nedan.

3.6.1 Testpersoner

I utvärderingen deltog sex stycken testpersoner. Hälften av testpersonerna var erfarna montörer ochden andra hälften var helt oerfarna montörer. Testpersonernas olika erfarenhet, när det gällde mon-tering, var intressant eftersom det i arbetet som beskrivs i den här rapporten bland annat utreds hurCombitech bör arbeta med upplärningsprocessen för oerfarna montörer samt monteringsprocessen förerfarna montörer. Testpersonerna var i olika åldrar för att motsvara en representativ urvalsgrupp. Deerfarna montörerna hade nödvändigtvis inte monterat just kablage. Däremot hade de stor vana vid attfölja monteringsinstruktioner av det slaget som används i prototyp I.

3.6.2 Utvärderingsparametrar

De kvantitativa utvärderingsparametrarna i utvärderingen var "antal fel" samt "monteringstid". Attantal fel mättes var en självklarhet när det kommer till montering. Dessa parametrar beskrevs även iforskningen i litteraturstudien i 2.5 ovan som särskilt intressanta. Det var också intressant att studerahur många fel de helt oerfarna montörerna gjorde eftersom en viktig parameter när det gäller up-plärning av montörer är just antal fel vid förstagångs-montering. Eftersom det tar cirka en månad attfärdigställa en kabelstam för en erfaren montör var även tidsaspekten en viktig parameter. Monter-ingstiden mättes med en klocka och antal fel beräknades under utvärderingens gång.

Även kvalitativa parametrar ingick i genomförandet av utvärderingen. En sådan parameter var er-gonomi. Skulle det i utvärderingen visa sig att någon av prototyperna skulle vara oanvändbar underexempelvis en hel arbetsdag så kommer montörerna troligtvis inte att använda dessa monteringsin-struktioner. För att ett företag ska välja att gå från de traditionella monteringsinstruktionerna till mon-teringsinstruktioner i AR så bör ergonomin för montörerna åtminstone inte försämras jämfört meddagens montering.

Den fjärde utvärderingsparametern var ”kul att använda”. För att få de erfarna montörerna att användaden nya AR-tekniken är det troligtvis viktigt att de tycker den är rolig att använda. För oerfarnamontörer handlar det om, som nämndes i kapitel 2, att man lär sig saker enklare om man tycker det ärroligt under tiden man lär sig.

Den femte och sista parametern som utvärderades var "enkelt att använda". Denna parameter studer-ades för att ta reda på vilken av prototyperna som testpersonerna tyckte var enklast att använda ochvad som vid monteringen var enkelt respektive svårt.

Parametrarna ergonomi och ”kul att använda” utvärderades med hjälp av ett frågeformulär. Utvärder-ingsparameterna "enkelt att använda" utvärderades med intervjufrågorna i bilaga C. Proceduren förhur ett användartest gick till beskrivs nedan.


3.6.3 Utvärderingsprocedur

Ett manus och en testprocedur skapades för att testerna skulle genomföras så likvärdigt som möjligtför testpersonerna. Testpersonerna fick testa de tre prototyperna i olika ordning för att eventuellainlärningseffekter skulle minimeras och "jämnas ut". Procedurens olika steg var följande:

1. Testpersonen hälsades välkommen till testet.

2. En kort introduktion till examensarbetet och AR gavs.

3. Det första prototyptestet introducerades och genomfördes.

4. Testpersonen fick fylla i formulär på dator samt svara på intervjufrågor.

5. Det andra prototyptestet introducerades och genomfördes.


7. Det tredje prototyptestet introducerades och genomfördes.


9. Testpersonen tackades för sitt deltagande i utvärderingen.

Formuläret som testpersonerna fyllde i visas i bilaga B. Detta var en av delarna i den kvalitativa delenav utvärderingen. Frågorna i formuläret var riktade mot parametrarna ergonomi och "kul att använda".I formuläret var det möjligt för testpersonerna att undvika att fylla i fritextfält och att svara "vet ej"på vissa frågor. Fritextfälten samt frågorna med "vet ej" som svarsalternativ granskades efter det atttestpersonen fyllt i formuläret. Om testpersonen undvikt att besvara de ovan nämnda fritextfrågornaställdes istället följdfrågor av testledaren. Detta gjordes för att inte gå miste om värdefull informationfrån utvärderingen. Efter det att testpersonen fyllt i formuläret ställdes intervjufrågor där testpersonenfick utveckla sina tankar kring hur enkel prototypen var att använda. Intervjufrågorna visas i bilaga C.

3.6.4 Pilottest

Ett pilottest genomfördes innan utvärderingen med testpersonerna. Data som samlades in under pi-lottestet kasserades och låg alltså inte till grund för resultatet i kapitel 4. Pilottestet genomfördes föratt effektivisera processen för användartesterna och identifiera kritiska moment. Även brister ellerfelaktigheter i monteringsinstruktionerna för respektive prototyp identifierades.

Pilottestet visade att det kunde vara tidskrävande att återställa monteringsbordet och förbereda kablarnamellan testerna av respektive prototyp. För prototyp II visade sig även flaggorna som markerade start-och slutpunkter vara något felplacerade vilket gjorde att det var svårt att se varifrån och vart en kabelskulle monteras. Hololens visade sig också få problem när testpersonen i pilottestet befann sig väldigtnära det virtuella monteringsbordet under en längre tid. Hologrammen började då skaka kraftigt.Kablarnas längd var också något som justerades efter pilottestet, detta för att kablarna inte skullelossna från monteringsbordet när de hade monterats.


3.6.5 Risker vid utvärdering

Vid den här typen av utvärdering, som genomfördes i arbetet som beskrivs i den här rapporten, fannsrisker med själva testningen. En sådan risk kunde exempelvis vara att testpersonerna fick olika instruk-tioner vilket i sin tur kunde påverka resultatet av utvärderingen. För utvärderingen som genomfördes idet här arbetet handlade en sådan risk om inlärningseffekter. Med inlärningseffekter menas att ordnin-gen i vilken en testperson genomför prototyp-testerna spelar roll. Eftersom själva kabelmonteringen ärlika (dock i olika ordning) för samtliga tre prototyper så kan den prototyp som utvärderas först miss-gynnas gentemot de två efterföljande eftersom testpersonen då lärt sig hur man effektivt monterarkablarna. Inlärningseffektens påverkan under utvärderingen minimerades genom att testpersonernafick testa prototyperna i olika ordning.

Kapitel 4

Resultat

I det här kapitlet visas resultaten från utvärderingen i fallstudien som genomfördes i kapitel 3 i ex-amensarbetet som beskrivs i den här rapporten. I utvärderingen studerades fem stycken utvärder-ingsparametrar: monteringstid, antal fel vid montering, ergonomi, kul att använda samt enkelt attanvända. I 4.1 nedan visas, baserat på utvärderingsparametrarna, resultaten från användartesterna iform av bland annat figurer och tabeller. Resultaten diskuteras och analyseras ingående i kapitel 5.

4.1 Utvärdering i fallstudie

Resultaten från utvärderingen i fallstudien för respektive utvärderingsparameter presenteras med fig-urer, tabeller och text nedan. I figurer, tabeller och text nedan används prototypnamnen. Prototyp Istår för de traditionella monteringsinstruktionerna, prototyp II står för monteringsinstruktioner förMicrosoft Hololens (AR) och prototyp III står för de projicerade monteringsinstruktionerna (AR).

4.1.1 Monteringstid

I tabell 1 nedan visas monteringstiderna för respektive prototyp och testperson. Även information omtestpersonens erfarenhet av montering visas. Enligt tabell 1 nedan visas att monteringen gick snabbastmed monteringsinstruktionerna i prototyp III, näst snabbast i prototyp I och långsammast i prototypII.

Tabell 1: Monteringstider från utvärdering för respektive testperson och prototyp.

Testperson Erfarenhet Prototyp I Prototyp II Prototyp III

#1 Oerfaren 7:16 9:42 5:35

#2 Oerfaren 7:14 7:23 4:24

#3 Oerfaren 12:39 11:02 3:43

#4 Erfaren 7:38 9:10 5:10

#5 Erfaren 7:31 6:42 4:56

#6 Erfaren 6:53 7:12 4:20

26

KAPITEL 4. RESULTAT 27

4.1.2 Antal fel vid montering

I tabell 2 nedan visas antalet fel vid montering för respektive prototyp och testperson. Även infor-mation om testpersonens erfarenhet av montering visas. Enligt tabell 2 nedan visas att antalet fel varminst med monteringsinstruktionerna i prototyp III, näst minst i prototyp I och flest i prototyp II.

Tabell 2: Antal fel för respektive testperson och prototyp.

Testperson Erfarenhet Prototyp I Prototyp II Prototyp III

#1 Oerfaren 1 2 0

#2 Oerfaren 0 0 0

#3 Oerfaren 0 2 0

#4 Erfaren 1 0 0

#5 Erfaren 0 0 0

#6 Erfaren 0 1 0

4.1.3 Ergonomi

Utvärderingsparametern ergonomi utvärderades med frågorna i formuläret i bilaga B. I figur 11 nedanvisas hur bekvämt testpersonerna tyckte att det var att montera kablar i prototyperna. Figur 11cvisar att monteringsinstruktionerna i prototyp III var mest bekväma att montera med. Svaren frånutvärderingen när det kommer till hur bekvämt det var att montera kablar med monteringsinstruktion-erna i prototyp II skiljer sig åt, se figur 11b. För prototyp I är, enligt figur 11a, testpersonerna relativtöverens.

54321

0

1

2

3

4

5

Betyg från 1 (obekvämt) till 5 (bekvämt)

Ant

alsv

ar

(a) Prototyp I

54321

0

1

2

3

4

5


Ant

alsv

ar

(b) Prototyp II

54321

0

1

2

3

4

5


Ant

alsv

ar

(c) Prototyp III

Figur 11: Svar på påståendet "bekvämt att använda" för respektive prototyp.

I figur 12 nedan visas fördelningen av testpersonernas svar, för respektive prototyp, på påståendet ”jagkände någon gång yrsel/illamående under testet”. Användartestarnas svar för prototyp I och prototypII var identiska. Vid monteringen i prototyp III kände testpersonerna minst yrsel/illamående.

Svaren i figur 13 nedan visar fördelningen av testpersonernas svar för respektive prototyp för påståen-det ”jag hade kunnat tänka mig att montera en hel arbetsdag på det här sättet”. Testpersonerna föredrogprototyp III att montera en hel arbetsdag med. Prototyp I var den minst populära i det här avseendet.

Förutom de fördefinierade svarsalternativen i formuläret för ergonomi fanns även en möjlighet förtestpersonerna att beskriva sina övriga åsikter och tankar kring ergonomin för respektive prototyp.Dessa övriga åsikter och tankar kring ergonomin för respektive prototyp presenteras sammanfattade ipunktform nedan. Övriga synpunkter från testpersonerna gällande ergonomin var för prototyp I:


Prototyp I Prototyp II Prototyp III

Håller absolut inte med

Håller inte med

Vet ej

Håller med

Håller absolut med

50%

33.3%

16.7%

50%

33.3%

16.7%

83.3%

16.7%

Figur 12: Testpersonernas svar på påståendet "Jag kände någon gång yrsel/illamående under testet".



Håller inte med

Vet ej

Håller med

Håller absolut med

66.7%

16.7%

16.7%

33.3%

33.3%

16.7%

16.7%

33.3%

50%

16.7%

Figur 13: Testpersonernas svar på påståendet "Jag hade kunnat tänka mig att montera en hel arbetsdagpå det här sättet".

• Det var svårt att följa kabeldragningen på monteringsbordet samtidigt som man måste hålla kollpå start- och slutpunkterna, det kräver att man rör huvudet väldigt mycket.

• Bra arbetsposition med god översikt.

Övriga synpunkter från testpersonerna gällande ergonomin var för prototyp II:

• Om man sitter ner och monterar på det här sättet hade jag inte kunnat tänka mig att montera såhär, men om man däremot stått upp och monterat hade jag kunnat tänka mig det.

• Jag upplevde vissa begränsningar i synfältet, även relaterat till mina progressiva glasögon (skär-pan på "fel" ställe).

• Jag fick röra väldigt mycket på huvudet för att få en god överblick.

• Jobbigt att man inte ser hela monteringsbordet samtidigt på grund av Hololens vyfält.

• Min färgblindhet gjorde det svårt att hitta kablarna baserat på färg, fick gå på etiketten på kabeln.

• Kändes oväntat lätt att bära headsetet. Lätt att vänja sig.

Övriga synpunkter från testpersonerna gällande ergonomin var för prototyp III:

• Inga problem med synintrycket.

• Min färgblindhet gjorde det svårt att hitta kablarna baserat på färg, fick gå på etiketten på kabeln.


4.1.4 Kul att använda

Som visas i figur 14 nedan så föredrogs prototyp III av testpersonerna när det gäller hur roligt/kul detvar att montera kablar med den här typen av monteringsinstruktioner. Även prototyp II klarade sig brai det här avseendet. Monteringsinstruktionerna i prototyp I var enligt testpersonerna minst rolig/kulatt montera kablar med hjälp av.



Håller inte med

Vet ej

Håller med

Håller absolut med

33.4%

16.7%

50%

16.7%

16.7%

33.3%

33.3%

50% 50%

Figur 14: Testpersonernas svar på påståendet "Det var roligt/kul att montera kablar i den här proto-typen".

I figur 15 visas testpersonernas svar på hur roligt det var att montera med de olika teknikerna, medavseende på tekniken som användes för att visa monteringsinstruktionerna. Prototyp III visade sigvara den roligaste tekniken att arbeta med enligt testpersonerna. Den näst roligaste tekniken var den iprototyp II och den minst roliga tekniken att montera med var den i prototyp I.



Håller inte med

Vet ej

Håller med

Håller absolut med

50%

16.7%

33.4%

16.7%

16.7%

50%

16.7%

50% 50%

Figur 15: Testpersonernas svar på påståendet "Det var roligt att montera med den här typen av teknik".

Testpersonernas svar när det kommer till om de hade kunnat tänka sig att montera med den här typenav teknik dagligen visas i figur 16. Prototyp I innehöll enligt testpersonerna den minst roliga teknikenatt arbeta dagligen med. Tekniken i prototyp II var, enligt svaren i figur 16, den näst roligaste ochprototyp III den roligaste tekniken att arbeta med dagligen.

Förutom de fördefinierade svarsalternativen i formuläret för parametern "kul att använda" fanns ävenen möjlighet för testpersonerna att beskriva sina övriga åsikter och tankar för respektive prototyp.Övriga åsikter och tankar kring "kul att använda" för respektive prototyp presenteras sammanfattade ipunktform nedan. Övriga synpunkter från testpersonerna gällande "kul att använda" var för prototypI:




Håller inte med

Vet ej

Håller med

Håller absolut med

16.7%

50%

33.3% 33.3%

16.7% 16.7%

33.3% 33.3%

50%

16.7%

Figur 16: Testpersonernas svar på påståendet "Det hade varit roligt att arbeta med den här typen avteknik dagligen".

• Det finns en risk att monteringsjobbet kan bli en aning monotont om man gör detta all sinarbetstid.

Övriga synpunkter från testpersonerna gällande "kul att använda" var för prototyp II:

• Det hade varit roligt att arbeta på det här sättet men inte stillasittande.

• Inte så lätt att se var man skulle montera kabeln eftersom ritningen flyttade sig.

Övriga synpunkter från testpersonerna gällande "kul att använda" var för prototyp III:

• Enkla och väl utskrivna instruktioner.

• Bra stödsystem som gör det enkelt att göra rätt.

• Bra att man fick start- och slutpunkt presenterat framför sig.

4.1.5 Enkelt att använda

Svaren på intervjufrågorna i bilaga C som användes för att utvärdera parametern ”enkelt att använda”presenteras sammanfattningsvis nedan. För prototyp I tyckte testpersonerna, baserat på svaren påintervjufrågorna, följande:

• Det var svårt att se hur man skulle följa kabeldragningen, i slutet av monteringen fick manchansa.

• Det var jobbigt att hålla reda på start- och slutnumret, måste hela tiden leta upp positionerna påmonteringsbordet.

• Det var enkelt att förstå vilken kabel som skulle monteras.

• Det var svårt att se hur kablarna skulle monteras vid överlappande kablar.

• Kabeldragningen var ibland otydlig.

• Enkelt och systematiskt sätt att montera kablarna på.


• Vägval för hur kablarna skulle dras var svårt för längre kablar.

• Enkelt med tabellmappning, svårt att göra fel.

• Det tog tid att hitta start och slutpositioner.

• Allt som skulle göras fanns nedskrivet i instruktionerna.

För prototyp II tyckte testpersonerna, baserat på svaren på intervjufrågorna, följande:

• Enkelt att lära sig.

• Jag fick ibland söka igenom bordet för att hitta kabelns dragning samt start- och slutpunkter.

• Om kablarna låg på varandra kunde det vara svårt att se hur monteringen skulle genomföras.

• Lätt att avläsa hur en kabel skulle monteras.

• Bra vägledning för start- och slutpunkter.

• Jag råkade någon gång trycka på tillbaka istället för framåt, knapparna i gränssnittet låg för näravarandra.

• Kul att testa ny teknik.

• Begränsat vyfält.

• Enkelt att hitta kablarna med färgad kabeldragning.

• Monteringen stämde inte överens med monteringsbordet, upplevdes som skakigt.

• Det var enkelt att montera med Hololens, dock ibland svårt att se hur kabeln skulle monteras.

• Relativt mycket huvudrörelser för att få överblick.

• Kabelfärgen borde funnits med i informationsrutan, inte bara på monteringsbordet.

• Borde visat med animation hur buntbanden skulle monteras.

• Fick flytta huvudet väldigt mycket.

• Enkelt att hitta start och slutpunkter med hjälp av flaggorna.

• Jobbigt att menyn var placerad på annat ställe än monteringsbordet.

• Instruktionerna var enkla att förstå.

För prototyp III tyckte testpersonerna, baserat på svaren på intervjufrågorna, följande:

• Enkelt att följa instruktionerna.

• Jag slutade verifiera start- och slutnummer, gick bara efter den projicerade kabeldragningen.

• Borde fungera i verkligheten, mest användbart för kabelmontering.

• Tog ett tag innan man vande sig vid färg och namn på kabel.

• Exemplariskt enkelt att göra rätt med markering av kabel samt start- och slutpunkter.


• Enkelt och intuitivt.

• Bra med ett moment mellan monteringsstegen, minskar monotoniteten.

• Väldigt enkelt att följa kabeldragningen.

• Bra med stegvis instruktioner, även användbart för underhåll.

Kapitel 5

Analys och diskussion

I det här kapitlet analyseras och diskuteras resultaten från utvärderingen som presenterades i kapi-tel 4. Resultaten från kapitel 4 diskuteras också utifrån litteraturstudien som presenterades i kapitel2. Även studiens förbättringspotential behandlas nedan. Avslutningsvis behandlas i det här kapitletreplikerbarhet, reliabilitet, validitet samt källkritik. Slutsatser av arbetet och svar på frågeställningarpresenteras i kapitel 6.

5.1 Resultat från utvärdering i fallstudie

Monteringstiderna som presenteras i tabell 1 i kapitel 4 innehåller intressant data. Det visade signämligen att av de tre prototyperna var monteringsinstruktionerna i AR, sett från ett helhetsperspek-tiv, både långsammast och snabbast att montera med. Alltså kan man inte utifrån resultaten i tabell 1i kapitel 4 säga att monteringsinstruktioner i AR generellt är mer tidseffektivt att montera med. Vadman däremot kan säga är att monteringstiderna för montering i AR beror på vilken metod för AR somanvänds. Även när det kom till antalet fel testpersonerna gjorde vid monteringen visade det sig att,enligt tabell 2 i kapitel 4, AR-prototyperna gav flest respektive minst antal fel. Eftersom prototyp IIbåde var mest tidskrävande att montera med och medförde flest antal fel och prototyp III var snab-bast att montera med och medförde minst antal fel så är valet av metod för monteringsinstruktioneroch dokumentation i AR mycket viktigt. Den stora skillnaden på resultaten när det gäller monter-ingstid mellan prototyp II och prototyp III skulle dock delvis kunna förklaras med att gränssnittetsom skapades i prototyp II för vissa testpersoner kunde vara svårt att navigera i. Däremot kvarstårdet faktum att antalet fel mellan de två prototyperna, som använde sig av AR för att kommuniceramonteringsinstruktionerna, markant skiljde sig åt. Om ett företag idag använder sig av traditionellamonteringsinstruktioner och väljer att ta steget till AR-instruktioner så är det alltså inte säkert att mon-teringstider och antal fel minskar. Det beror enligt resultaten i tabell 1 och tabell 2 på vilken metodför AR-instruktioner företaget väljer att implementera.

Vad gäller de ergonomiska aspekterna, aspekter som även tas upp i [10][18], så visar resultaten närdet gäller bekvämlighet att montera i figur 11b att det råder delade meningar bland testpersonernahuruvida prototyp II var bekväm att montera kablar i eller inte. Förutom bekvämlighet studeradesäven yrsel/illamående i utvärderingen. Intressant för resultaten i figur 12 är att testpersonerna kändelika mycket yrsel/illamående när de monterade med traditionella monteringsinstruktioner i prototyp Isom när de monterade med Hololens i prototyp II. Resultatet är troligtvis beroende på en avgränsningsom gjordes vid skapandet av prototyp I. Avgränsningen som gjordes för prototyp I innebar att kabel-ritningen samt monteringstabellen projicerades på monteringsbordet istället för att ritningen ritadespå bordet. Detta hade troligtvis inverkan på resultatet för prototyp I som visas i figur 12.

33

KAPITEL 5. ANALYS OCH DISKUSSION 34

I figur 13 visas resultaten från testpersonernas svar på påståendet om testpersonerna hade kunnattänka sig att montera en hel arbetsdag med respektive prototyp. Mycket intressant, för resultatensom visas i figur 13, var att de traditionella monteringsinstruktionerna fick så negativt omdöme trotsatt det är så man på många industrier idag arbetar med montering. Resultaten i figur 13 kan tillviss del vara missvisande eftersom påståendet som svaren grundar sig på kan tolkas på olika sätt.Påståendet var tänkt att besvaras utifrån en montörs perspektiv men vissa testpersoner tolkade detsom om de hade velat byta jobb och jobba med den här typen av montering istället för sitt nuvarandejobb. Tolkningsutrymmet på frågan kan ha viss inverkan på resultatet i figur 13.

En aspekt som helt bortsågs från när prototyperna skapades var färgblindhet. Färgblindheten hosen av testpersonerna påverkade troligtvis resultatet negativt för personens monteringsupplevelse ochmonteringstid. Övriga ergonomiska synpunkter handlade till stor del om Hololens, i prototyp II, viktsamt begränsade synfält.

För utvärderingsparametern ”kul att använda”, vars resultat visas i figur 14-16, kan en intressant ob-servation göras. Det är nämligen så att trots att testpersonerna tyckte mindre bra om ergonomin iprototyp II så tyckte de att det var kul att använda prototyp II. Detta skulle kunna förklaras med attsamtliga personer som deltog i testet tyckte det var intressant att få testa ny teknik. Därför hade detvarit bra att, för att få ett mer representativt resultat i studien, även utvärderat prototyperna med test-personer utan tekniskt intresse. Man hade också kunnat tänka sig att enbart utvärdera med testpersonersom arbetar med montering som i [30]. För övrigt tyckte testpersonerna, vilket visas i resultaten i figur14-16, att prototyp III var roligast att montera med samt gjorde felmontering i stort sett omöjlig. Hadedäremot kabelmonteringen gjorts mer komplex skulle resultatet kunna skilja sig åt eftersom projek-tionen i prototyp III inte tar hänsyn till överlappande kablar, vilket man i större utsträckning hade fåttmed en mer komplex kabelmontering.

För svaren på intervjufrågorna för utvärderingsparametern ”enkelt att använda” gjordes några intres-santa iakttaganden. I de avslutande stegen av monteringen i prototyp I fick vissa testpersoner chansa,vilket är en dålig egenskap när man monterar kablar till flygplan. Detta kan dock återigen bero påatt ritningen samt monteringstabellen i prototyp I projicerades istället för, som i verkligheten, ritadespå bordet, vilket gjorde kabelritningen otydlig. För prototyp II angav testpersonerna att de fick rörahuvudet ovanligt mycket på grund av Hololens begränsade synfält. Detta är intressant eftersom mon-teringsbordet som användes vid utvärderingarna för arbetet i den här rapporten är betydligt mindre ände monteringsborden som idag används på Combitech. Alltså skulle man kunna tänka sig att montör-erna kommer behöva röra ännu mer på huvudet vid montering i verklig skala.

5.2 Replikerbarhet, reliabilitet och validitet

Med beskrivningen av fallstudien i kapitel 3 bör det vara möjligt att replikera fallstudien som genom-fördes i examensarbetet som beskrivs i den här rapporten. Vad gäller reliabilitet kan man troligtvisinte förvänta sig att få exakt samma resultat som visas i kapitel 4. Detta eftersom varje testpersonär unik och besitter unika förkunskaper och färdigheter. Däremot bör ett liknande resultat kunnafås. Angående validitet är det en fråga om vilka utvärderingsparametrar som studeras. Det är klartenklare att välja kvantitativa utvärderingsparametrar som monteringstid och antal fel vid monteringeftersom de är mätbara på ett enkelt sätt. Vad som däremot är svårare att välja är vilka kvalitativautvärderingsparametrar som ska studeras. Olika val av kvalitativa utvärderingsparametrar leder tillolika resultat. Valen av kvalitativa utvärderingsparametrar har i utvärderingen i arbetet som beskrivsden här rapporten baserats på forskningen som presenterades i kapitel 2.

KAPITEL 5. ANALYS OCH DISKUSSION 35

5.3 Källkritik

Forskningsartiklarna som studerades i litteraturstudien i kapitel 2 hämtades från en och samma sök-motor, som förvisso hämtar forskning från många olika källor, nämligen Linköpings universitets bib-lioteks sökmotor. Det är möjligt att andra forskningsartiklar på området monteringsinstruktioner ochdokumentation i AR hade kunnat hittas i andra artikeldatabaser. Det kan därför inte uteslutas att annanrelevant forskning på området existerar, än den som presenteras i den här rapporten. Tidsramen förexamensarbetet begränsade möjligheten att leta efter forskning i fler databaser.

5.4 Arbetet i ett vidare sammanhang

Monteringsinstruktioner och dokumentation i AR innebär både för- och nackdelar utifrån ett samhäl-leligt perspektiv. En stor fördel skulle kunna vara att monteringen och dokumentationen i AR blirmindre monoton, vilket skulle gynna montörerna. Däremot finns bland annat risken att montörerna,med elektronisk dokumentation, blir mer övervakade och kontrollerade av sina överordnade vilketleder till minskad frihet.

En annan stor fördel för företag som använder sig av monteringsinstruktioner och dokumentation iAR skulle kunna vara att monteringstiderna kortas avsevärt. Detta leder till kortare produktionstideroch därmed ökad ekonomisk vinst.

Vid montering av kablage till flygplan är en annan viktig aspekt säkerhet och sekretess. Kabelrit-ningarna, som Combitech tillhandahåller, är hemliga och innehåller delvis teknik från andra nationer.Flygplanen som Combitech är med och designar och bygger finns inte bara inom Sverige utan även iett flertal andra länder. Skulle ritningar över kablar och annan funktionalitet i flygplanen hamna i felhänder skulle det kunna riskera minskat förtroende för svensk teknik globalt samt försämra Sverigesoch andra nationers säkerhet.

Kapitel 6

Slutsatser

I detta avslutande kapitel görs kopplingar till syftet med examensarbetet och frågeställningarna sompresenterades i 1.4 besvaras. Syftet med examensarbetet som beskrevs i den här rapporten var attstudera om och hur Combitech bör använda förstärkt verklighet (AR) för kommunikation av mon-teringsinstruktioner och dokumentation, för komplex montering av kablage till flygplan, samt vilkamöjligheter och risker detta medför. Med utgångspunkt i syftet med examensarbetet som beskrivs iden här rapporten skapades frågeställningarna som besvaras i 6.1 nedan. I 6.2 ges förslag på framtidaarbete och områden att studera vidare.

6.1 Svar på frågeställningar

Nedan behandlas svaren på frågeställningarna i 1.4 och återkoppling till syftet som beskrivs i 1.3 görs.

• Hur bör Combitech arbeta med elektroniska monteringsinstruktioner och dokumentation, vidupplärnings- och monteringsprocessen vid komplexa monteringar av kablage till flygplan, medAR?

Som beskrevs i 2.4 i den här rapporten så bör Combitech, när de skapar elektroniska monteringsin-struktioner i AR, använda sig av så många som möjligt av en persons intryck för att kommuniceramonteringsinstruktionerna. De bör också använda sig av någon typ av verifiering, exempelvis medhjälp av bildbehandling för att verifiera korrekt montering mot en 3D-modell. Combitech bör ocksåanpassa monteringsinstruktionerna efter erfarenhetsnivå. En montör med stor erfarenhet behöver intelika detaljerade instruktioner som en oerfaren montör. I 2.4 presenteras även i punktform konkretaförslag på riktlinjer som bör följas vid framtagning av AR-instruktioner.

För optimal upplärning av montörer bör monteringsinstruktionerna innehålla 4-5 delar av informa-tion. Combitech bör även ta hänsyn till gränssnittet som montörerna ska använda för att stega mellaninstruktionerna, även detta bör anpassas efter montörernas erfarenhetsnivå.

Combitech bör, för dokumentation, använda någon typ av extern kamera när montören verifierat attmonteringssteget är utfört enligt instruktionen. Den elektroniska dokumentationen som görs i sam-band med monteringen kan även användas för att övervaka montörerna samt följa montörernas pro-gression.

• Hur kan man verifiera, genom att implementera och utvärdera tre prototyper, hur Combitechbör arbeta med monteringsinstruktioner i AR för att effektivisera upplärnings-/arbetsprocessenmed komplex montering av kablage till flygplan?

36

KAPITEL 6. SLUTSATSER 37

Enligt resultaten från utvärderingen som presenterades i kapitel 4 leder AR-instruktioner till både flestoch minst antal fel samt längst och kortast monteringstid. För att effektivisera monteringsprocessen,för komplex montering av kablage till flygplan, bör Combitech enligt resultaten i kapitel 4 använda sigav projicerade monteringsinstruktioner som i prototyp III. Även gällande den ergonomiska aspektenbör tekniken som används för prototyp III användas, enligt resultaten i kapitel 4. I utvärderingenav fallstudien i det här arbetet framgick även att de projicerade monteringsinstruktionerna, likt de iprototyp III, var roligast för montörerna att montera med vilket leder till förbättrad inlärning. PrototypIII var även enklast att använda för montörerna enligt resultaten i kapitel 4.

• Vilka för- och nackdelar finns med att ersätta Combitechs nuvarande monteringsinstruktioner,för komplex montering av kablage till flygplan, med monteringsinstruktioner i AR?

En fördel med monteringsinstruktioner i AR är att en person lär sig lika bra med eller utan AR [3],vilket gör att ingen fysisk övningsmontering behövs. Forskning visar även på att expertisen stannar iföretaget [3] om en monteringsexpert slutar samt att alla montörer får samma information vid monter-ing med elektroniska monteringsinstruktioner. AR-instruktioner kan, som beskrivs i 2.4, även minskamonotoniteten vid monteringsarbete vilket är en stor risk när det kommer till skador inom industrin.Med AR-instruktioner minskar även den mentala arbetsbördan eftersom montören slipper att spatialtöversätta ritningen till verkligheten [16]. Forskning visar även på att den mänskliga faktorn reducerasmed monteringsinstruktioner i AR [22]. I övrigt bör även ett flertal ergonomiska aspekter av dagenshårdvara för AR beaktas.

Med implementering av korrekt metod för montering i AR kan även antal fel och monteringstid re-duceras. Däremot, vilket visades i fallstudien, finns risken att AR ökar antalet fel och monteringstiden.

• Hur kan man verifiera, genom att implementera och utvärdera tre prototyper, om Combitechbör arbeta med instruktioner projicerade på monteringsstationen eller monteringsinstruktionerför Microsoft Hololens för komplex montering av kablage till flygplan i AR?

De projicerade instruktionerna i prototyp III gav färre fel och kortare monteringstid än både de tradi-tionella monteringsinstruktionerna i prototyp I och Hololens-instruktionerna i prototyp II. De projicer-ade monteringsinstruktionerna i prototyp III var även bäst när det kom till ergonomi, kul att användaoch enkelt att använda. I jämförelsen mellan monteringsinstruktionerna i Microsoft Hololens och deprojicerade monteringsinstruktionerna blir rekommendationen enkel, baserat på resultaten i kapitel 4.Combitech bör använda sig av projicerade monteringsinstruktioner för komplex montering av kablagetill flygplan i AR.

Om och hur Combitech bör använda förstärkt verklighet (AR) för kommunikation av monteringsin-struktioner och dokumentation, för komplex montering av kablage till flygplan, samt vilka möjligheteroch risker detta medför har studerats. Frågeställningarna som skapades med utgångspunkt i syftet harbesvarats ovan och därmed är syftet uppfyllt.

6.2 Framtida arbete

Examensarbetet som beskrivs i den här rapporten har på olika sätt avgränsats för att rymmas inomtidsramen på cirka 20 veckor. Framtida möjliga områden att utforska hade kunnat vara: verifieringav korrekt montering mot 3D-modell med avancerad bildbehandling samt monteringsinstruktionersom själva anpassar sig efter montörens erfarenhet och progression vid montering. Framtida studiersutvärdering av monteringsinstruktioner bör genomföras i större skala och med större komplexitet änutvärderingen som genomfördes i det här arbetet. I takt med att hård- och mjukvaran, i framtiden,

KAPITEL 6. SLUTSATSER 38

för AR förbättras kan många nya möjligheter uppstå gällande monteringsinstruktioner och dokumen-tation. Det hade varit intressant att genomföra en liknande studie som den här om ett antal år närtroligtvis de ergonomiska och tekniska problemen med Microsoft Hololens har åtgärdats. Det är intesäkert att resultaten från en liknande fallstudie om ett antal år hade varit de samma som för fallstudiensom beskrevs i examensarbetet som beskrevs i den här rapporten.

Referensförteckning

[1] Anna Syberfeldt, Magnus Holm, Oscar Danielsson, Lihui Wang & Rodney Lindgren Brewster,Support systems on the industrial shop-floors of the future – operators’ perspective on aug-

mented reality, 2016

[2] Mark Rice, Hong Huei Tay, Jamie Ng, Senthil Kumar Selveraj, Calvin Lim & Ellick Wu, Ex-

traction, Rendering and Augmented Interaction in the Wire Assembly of Commercial Aircraft,2016

[3] Vincent Havard, David Baudry, Xavier Savatier, Benoit Jeanne, Anne Louis & BélahcèneMazari, Augmented Industrial Maintenance (AIM): a case study for evaluating and comparing

with paper and video media supports, 2016

[4] DWF van Krevelen & Randy Poelman, A Survey of Augmented Reality Technologies, Applica-

tions and Limitations, 2010

[5] Paul Milgram, Haruo Takemura, Akira Utsumi & Fumio Kishino, Augmented Reality: A class

of displays on the reality-virtuality continuum, 1994

[6] Microsoft (2017), Hololens - Augmented Reality, [bild] tillgänglig:https://media.wired.com/photos/59325c1b4dc9b45ccec5d6ed/master/pass/Screenshot-2015-04-29-15.30.54.jpg, hämtad: 2017-09-05

[7] David Mizell, Fundamentals of Wearable Computers and Augmented Reality, CRC Press 2017

[8] X. Wang, S. K. Ong & Andrew Y. C. Nee, A comprehensive survey of augmented reality assem-

bly research, 2015

[9] Åsa Fasth Berglund, Magnus Åkerman, Liang Gong, Pierre Johansson, Dan Li & Dan Paulin,Strategier för global montering (GAIS) 2, Chalmers Tekniska Högskola, 2016-10-03, hämtad:2017-09-05https://www.chalmers.se/sv/projekt/Sidor/Strategier-fQr-global-montering-QGAISQ2.aspx

[10] Anna Syberfeldt, Oscar Danielsson, Magnus Holm & Tom Ekblom, Augmented Reality at the

Industrial Shop-Floor, 2014

[11] Dusan Tatic & Bojan Tesic, The application of augmented reality technologies for the improve-

ment of occupational safety in an industrial environment, 2016

[12] A. Perdikakis, A. Araya & D. Kiritsis, Introducing Augmented Reality in Next Generation In-

dustrial Learning Tools: A Case Study on Electric and Hybrid Vehicles, 2015

[13] Nirit Gavish, Teresa Gutiérrez, Sabine Webel, Jorge Rodríguez, Matteo Peveri, Uli Bockholt &Franco Tecchia, Evaluating virtual reality and augmented reality training for industrial mainte-

nance and assembly tasks, 2013

39

REFERENSFÖRTECKNING 40

[14] John Peddie, Augmented Reality, Springer 2017

[15] Susanna Nilsson & Björn Johansson, Fun and Usable: Augmented Reality Instructions in a

Hospital Setting, 2007

[16] Steven Henderson & Steven Feiner, Exploring the Benefits of Augmented Reality Documentation

for Maintenance and Repair, 2011

[17] Don Norman, The Design of Everyday Things, 2013

[18] Gabriel Evans, Jack Miller, Mariangely Iglesias Pena, Anastacia MacAllister& Eliot Winer,Evaluating the Microsoft HoloLens through an augmented reality assembly application, 2017

[19] Trevor Richardson, Stephen B. Gilbert, Joseph Holub, Frederick Thompson & AnastaciaMacAllister, Fusing Self-Reported and Sensor Data from MixedReality Training, 2014

[20] Dirk Reiners, Didier Stricker, Gudrun Klinker & Stefan Müller, Augmented Reality for Con-

struction Tasks: Doorlock Assembly, 1998

[21] A.C. Boud, D.J. Haniff, C. Baber & S.J. Steiner, Virtual Reality and Augmented Reality as a

Training Tool for Assembly Tasks, 1997

[22] Mark Rice, Hong Huei Tay, Jamie Ng, Calvin Lim, Senthil Kumar Selvaraj & Ellick Wu, Aug-

mented Wire Routing Navigation for Wire Assembly, 2015

[23] Windows Dev Center, HoloLens Hardware Details, Microsoft, 2017, hämtad: 2017-09-05http://developer.microsoft.com/enus/windows/mixed-reality/hololens_hardware_details

[24] Oliver Wasenmüller, Marcel Meyer & Didier Stricker, Augmented Reality 3D Discrepancy

Check in Industrial Applications, 2016

[25] Anna Syberfeldt, Oscar Danielsson, Magnus Holm & Lihui Wang, Dynamic operator instruc-

tions based on augmented reality and rule-based expert systems, 2016

[26] Stefanie Zollmann, Christof Hoppe, Stefan Kluckner, Christian Poglitsch Horst Bischof & Ger-hard Reitmayr, Augmented Reality for Construction Site Monitoring and Documentation, 2013

[27] Julie Heiser, Doantam Phan, Maneesh Agrawala, Barbara Tversky & Pat Hanrahan, Identifi-

cation and Validation of Cognitive Design Principles for Automated Generation of Assembly

Instructions, 2004

[28] Jason M. Odom, HoloLens Beginner’s Guide, Packt Publishing 2017

[29] Ho Bin Yim & Poong Hyun Seong, Heurestic guidelines and experimental evalutation of effec-

tive augmented-reality based instructions for maintenance in nuclear power plants, 2010

[30] Oscar Danielsson, Anna Syberfeldt, Rodney Brewster & Lihui Wang, Assessing Instructions in

Augmented Reality for Human-Robot Collaborative Assembly by Using Demonstrators, 2017

[31] Mark Rice, Hong Huei Tay, Jamie Ng, Calvin Lim, Senthil Kumar Selvaraj & Ellick Wu, Com-

paring Three Task Guidance Interfaces for Wire Harness Assembly, 2016

[32] John Ahmet Erkoyuncu, Inigo Fernandez del Amo, Michela Dalle Mura, Rajkumar Roy & GinoDini, Improving efficiency of industrial maintenance with context aware adaptive authoring in

augmented reality, 2017

REFERENSFÖRTECKNING 41

[33] PTC, ThingWorx IoT Platform, 2017, hämtad: 2017-11-02http://developer.microsoft.com/enus/windows/mixed-reality/hololens_hardware_details

[34] A. Bannat, F. Wallhoff, G. Rigoll, F. Friesdorf, H. Bubb, S. Stork, H. J. Müller, A. Schubö,M. Wiesbeck & M. F. Zäh, Towards Optimal Worker Assistance: A Framework for Adaptive

Selection and Presentation of Assembly Instructions, Pearson 2008

[35] Markus Funk, Thomas Kosch, Scott W.Greenwald & Albrecht Schmidt, A Benchmark for Inter-

active Augmented Reality Instructions for Assembly Tasks, 2015

[36] Excel-assemblies, Open Wire Bundle Harnesses, [bild] tillgänglig:http://www.excel-assemblies.com/wp-content/uploads/2012/11/Open-wire-1024x678.jpg, häm-tad: 2017-11-06

Bilaga A

Monteringstabell för prototyp I

Tabell 3: Monteringstabell innehållande monteringsstegen för prototyp I.

Instruktion Objekt Namn Färg Start Slut

1. Kabel C24 Orange C1422A D2232C

2. Kabel C19 Blå A1914E C1422A

3. Kabel C34 Svart Q1432A E1394D

4. Kabel C72 Grön/Gul X2234U D1499X

5. Kabel C15 Orange K4317F M1411P

6. Kabel C21 Blå E1394O J2211V

7. Kabel C100 Svart X2342V C1422A

8. Buntband A001 Vit B12 B12



11. Kabel C10 Orange A4793 V2937

12. Kabel C44 Blå H1212 Y1430

13. Kabel C88 Orange K0524 Y1450

14. Kabel C92 Grön/Gul T5899 Z2424

42

Bilaga B

Formulär från utvärdering

Figur 17: Formulär från utvärdering för utvärderingsparametern ergonomi.

43

BILAGA B. FORMULÄR FRÅN UTVÄRDERING 44

Figur 18: Formulär från utvärdering för utvärderingsparametern "kul att använda".

Bilaga C

Intervjufrågor från utvärdering för

parametern "enkelt att använda"

1. Vad var enkelt respektive svårt med att montera kablar med i den här prototypen?

– Varför/varför inte?

2. Var det enkelt att med hjälp av instruktionerna förstå vilken kabel och hur den skulle monteras?

– Varför/varför inte?

3. Hur var det att hitta start och slutpunkter för en kabel som skulle monteras?

4. Hur var det att navigera fram och tillbaka mellan de olika instruktionsstegen (endast för AR-instruktioner)?

5. Övriga synpunkter på hur enkelt/svårt det var att använda prototypen?

6. Övriga synpunkter på prototypen?

45

Documents

Elektroniska monteringsanvisningar och dokumentation för …1178159/... · 2018-01-29 · Resultaten från utvärderingen visade att monteringsinstruktionerna för Microsoft Hololens