FG Automatisierungstechnik
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Durch die Menschzentrierung in der Industrie 5.0 [1] sollten bestehende Ansätze hinterfragt und geprüft werden [2]. Gerade der, durch die Digitalisierung hervorgerufene, Technostress sollte neben dem Fachkräftemangel einen zunehmenden Betrachtungsfaktor im Produktionsumfeld erhalten. Da trotz bisheriger Maßnahmen eine stetige Zunahme von Stress zu verzeichnen ist [3]. Auffällig sind dabei die Arbeitsunfähigkeits-Fehltage, welche im letzten Jahr um weitere 6 % bzw. um 18,2 Fehltagegestiegen sind. Womit durchschnittlich jede Erwerbsperson 3,17 Tage unter der Diagnose „psychische Störung“ krankgeschrieben wurde [4]. Um diesen Trend entgegenzuwirken, betrachtet der Beitrag die Möglichkeiten der Software-Ergonomie, womit die Gestaltung von HMIs (Mensch-Maschinen-Interfaces) den Menschen gezielter berücksichtigt um etwaige Belastungen zu reduzieren [5]. Im Rahmen der komplementären Industrie 4.0 und der einhergehenden Informationsflut, bestimmen immer komplexer werdende Schnittstellen und Bedienoberflächen einen Großteil des Arbeitsalltags. Diese ermöglichen den Anwenderinnen und Anwendern neben einem schnellen Überblick über Maschinendaten, Prozessabläufe und Handlungsempfehlungen die Möglichkeit zur einfachen Bedienung der technischen Anlagen. Der hier vorgestellte Ansatz betrachtet am Beispiel einer Bestandsanlage, wo sich Potenziale in der Stressreduzierung im Bereich der visuellen Benutzerschnittstellen befinden und welche Auswirkungen eine Veränderung der Leitführung ermöglicht. Hierfür wurde eine mehrphasige Studie durchgeführt dessen Ergebnisse im Bereich des Eye-Trackings sowie anhand von Vitalwerten im vorliegenden Beitrag diskutiert werden.
Intelligente Assistenzsysteme unterstützen die Mitarbeiter in der Produktion und erhöhen die Effizienz durch das Einblenden von situationsbasierten Aufgabeninformationen. Im Projekt Advanced Robot Assistance Solution (ARAS) im Rahmen des Kuka Innovation Awards 2021 wurde eine Assistenztechnologie entwickelt, um automatisiert Roboterprogramme für Montageabläufe zu generieren. Durch innovative Mensch-Maschine-Schnittstellen werden Montageschritte per maschinellem Lernen erkannt und in ausführbare Programme für Industrieroboter übersetzt. Dadurch können roboterbasierte Montageprozesse innerhalb von Minuten auf neue Produkte angepasst werden, ohne dass die Mitarbeiter über Kenntnisse des Programmierens oder der Robotik verfügen müssen. Ein Mitarbeiter muss den Montageprozess nur einmal vormachen. Das ARAS-System ermöglicht die kosten- und zeiteffiziente Integration und Adaption von Industrierobotern in der Montage für große und mittelständische Unternehmen.
The fast and safe motion of goods and people is one of the foundations of the modern world. Jet aircraft is the fastest transport at the moment along with high-speed trains. Accordingly, both production and maintenance of aircrafts are an important task of our modern industrial environment as well. Modern aircraft engines require appropriate care and understanding of design and manufacturing. This is even more important, as the production of aerospace engines remains a manual process in many cases with limited data sources. Thus, quality control will need to take into account verification of manufacturing and assembly steps through specific checks and controls whilst implementing additional data sources. Automation of tasks still is at a low level. In this article a review of the challenges with regard to controls, automation and process and technical understanding for aerospace engine production and repair is provided. As this requires the collaboration of many teams and partners, an improvement and step change towards deeper understanding and process efficiency is required. As many operations remain manual, innovations for how humans interact with the technology and collaborate with an industrial environment are needed. The project in this article demonstrates the creation and usage of the proposed solutions for collaboration, troubleshooting and error correction.
Mensch-Roboter-Kollaboration im Spannungsfeld von Rekonfigurierbarkeit, Sicherheit und Effizienz
(2019)
Fertigungsanlagen flexibel gestalten – Konzept einer plattform- und serviceorientierten Lösung
(2016)
Entwicklung eines modularisierten mobilen Manipulatorsystems für die flexible automatisierte Montage
(2017)
Die heutige Automobilindustrie ist durch zunehmende Individualisierungswünsche der Kunden sowie einer Verkürzung der Konjunkturzyklen gekennzeichnet. Für Fahrzeughersteller, wie der Daimler AG äußert sich diese Marktsituation in einer hohen Variantenvielfalt und Stückzahlschwankungen. Da die Ausprägungen dieser Einflüsse weitgehend unbekannt sind, muss das Produktionssystem darauf vorbereitet sein, bedarfsgerecht der Marktsituation angepasst zu werden. Diese Anpassungen müssen schnell, mit wenig Aufwand und geringen Kosten möglich sein. Wandlungsfähige Produktionssysteme gehören deshalb zu den strategischen Erfolgsgrößen für die Automobilindustrie. Innerhalb dieses Beitrags wird ein modularer, skalierbarer Produktionsbaukasten vorgestellt, der Bestandteil einer Planungs- und Entwicklungsumgebung wandlungsfähiger roduktionskonzepte ist. Die hierfür genutzte grenzwerttheoretische Entwicklungsmethodik wird erläutert und die Skalierungsmöglichkeiten des Produktionsbaukastens mit Hilfe neuer Produktionstechnologien betrachtet. Dabei zeichnet sich die Mensch-Roboter-Kooperation als wesentlicher Bestandteil wandlungsfähiger Produktionskonzepte ab. „Smarte Produktionsassistenten“ sind intelligente und sichere Roboter-Applikationen, die sich als Möglichkeit hervortun die Mensch-Roboter-Kooperation als Schlüsseltechnologie in industriellen Anwendungen zu realisieren.
Die steigende Produktvielfalt und die Anforderung nach höherer Flexibilität in der Produktion sowie nach Steigerung der Produktivität erfordern im industriellen Umfeld eine Erhöhung des Automatisierungsgrades. Vor diesem Hintergrund steigert sich der Robotereinsatz in der Industrie seit Jahren. Jedoch liegt der Automatisierungsgrad im Montagebereich immer noch auf einem niedrigen Niveau, weil entweder der hohe Zeitbedarf zur Entwicklung eines Robotersystems und/oder der hohe Aufwand zur Umsetzung ins Zielsystem hinderlich auf die Erhöhung des Automatisierungsgrads wirken. In diesem Paper wird eine neue Methode zur Entwicklung eines Robotersystems für Montageaufgabe vorgestellt. Diese Methode zielt auf Erstellung einer Montageaufgabe durch Anwendung der Erweiterten Realität (Augmented Reality, Abkürzung AR). Eine virtuelle Montageaufgabe mit virtuellen Bauteilen wird händisch ausgeführt, dadurch wird diese Montageaufgabe visualisiert dargestellt und automatisch im Zielsystem erstellt.
Die in diesem Artikel beschriebene, praktische, Verwendung einer Augmented Reality Umgebung findet statt für die Fehlerbeseitigung und Fehlerkorrektur bei der Arbeit in einer Laboranlage, die verschiedene Fehler simuliert kann. Innerhalb der Anlage sind alle wesentlichen Komponenten mit Sensorik ausgestattet, so dass jederzeit Informationen über
den Zustand des Systems in Echtzeit bereitliegen. Sobald sich einen Fehler innerhalb der Anlage befindet, kann das Steuerungssystem durch die vorliegenden Sensordaten dieses
Problem identifizieren. Die verschiedenen Teile der Anlage sind mit Positions-Markern zur Identifizierung eines
Anlagenbereiches ausgerüstet. Wird die Anlage durch einen Fehler gestoppt ist, muss der Mitarbeiter die Anlage mit Hilfe des Kamerasystems eines mobilen Endgerätes (mit dem
Tablet) erfassen. Die erfassten Daten aus diesem Scan werden mit Hilfe der Software verarbeitet. Durch die visuelle Rückmeldung (z.B., auf dem Tablet) erhält der Anwender die Information über den aufgetretenen Fehler innerhalb der Anlage und zur Behebung des Zustandes. Auf
Grundlager der erkannten Marker können positionsgenau Objekte eingeblendet werden die dem Anwender den Ort des Fehlers anzeigen und Hinweise zur Bedienerführung zur
Aufnahme des ordnungsgemäßen Betriebs der Anlage geben. Der Anlagenführer wird in die Lage versetzt, die Fehlerbeseitigung und Fehlerkorrektur schnell und erfolgreich zu realisieren. Ein Einsatz des Systems für Schulungsprozesse ist vorgesehen, da sich dies
positiv auf die Verringerung von Stillstandszeiten auswirkt. So demonstriert das beschriebene, realisierte Verfahren wie die praktische Verwendung der
AR zur Reduzierung des zeitlichen Aufwandes für die Fehlerbeseitigung und die Fehlerkorrektur der Maschinenumgebung bei der Mensch-Maschinen-Integration in Industrie 4.0 Umgebungen beiträgt und den gesamten Integrationsprozess zwischen Mensch und Maschine vertiefet.
Synchronisation von mobilen Robotern zu einer kontinuierlichen Fließfertigung für Montageaufgaben
(2015)
Nutzung von Erfahrungswissen im Fahrzeuganlaufmanagement. Bewertung und Auswahl geeigneter Methoden
(2013)
Insbesondere die produzierenden Unternehmen in der Automobilindustrie müssen auf kürzere
Produktlebenszyklen und steigende Vielfalt zeitnah und wirtschaftlich reagieren, um langfristigen
Unternehmenserfolg zu sichern. Diese Anforderungen können heute verfügbare
Systeme oftmals nicht leisten. Die kognitiven Fähigkeiten der Mitarbeiter ermöglichen in der
manuellen Montage eine hohe Anpassungsfähigkeit. Erwünschte Produktivitätssteigerungen
werden durch Erhöhung des Automatisierungsgrades angestrebt, wobei die Fähigkeiten der
Mitarbeiter nur selten genutzt werden und die Anpassungsfähigkeit abnimmt. Zukunftsweisende
Montagekonzepte können nur durch entsprechende Zielsetzung und methodische
Vorgehensweisen erreicht und umgesetzt werden. Ziel des „Robot Farming“ Konzeptes ist
es, die Mitarbeiterproduktivität unter voller Nutzung ihrer kognitiven Fähigkeiten zu steigern.
Im Beitrag werden die Vorgehensweise zur Konzeptentwicklung, ausgewählte Bausteine des
„Robot Farming“ und ein Planungssystem für „Robot Farming“ Konzepte in der Montage vorgestellt.
Insbesondere die produzierenden Unternehmen in der Automobilindustrie müssen auf kürzere Produktzyklen und steigende Vielfalt zeitnah und wirtschaftlich reagieren, um langfristigen Unternehmenserfolg zu sichern. Diese Anforderungen können heute verfügbare Systeme oftmals nicht leisten. Die kognitiven Fähigkeiten der Mitarbeiter ermöglichen in der manuellen Montage eine hohe Anpassungsfähigkeit. Erwünschte Produktivitätssteigerungen werden durch Erhöhung des Automatisierungsgrades engestrebt, wobei die Fähigkeiten der Mitarbeiter nur selten genutzt werden und die Anpassungsfähigkeit abnimmt. Zukunftsweisende Montagekonzepte können nur durch entsprechende Zielsetzung und methodische Vorgehensweisen erreicht und umgesetzt werden. Ziel des "Robot Farming" Konzept ist es, die Mitarbeiterproduktivität unter voller Nutzung ihrer kognitiven Fähigkeiten zu steigern. Im Beitrag werden die Vorgehensweise zur Konzeptentwicklung, ausgewählte Bausteine des "Robot Farming" und ein Planungssystem für "Robot Farming" Konzepte in der Montage vorgestellt.