FG Automatisierungstechnik
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Even though digitization is a topic of high interest and promises remarkable benefits for the German manufacturing industry, it is still in its development phase. Thus, necessities arising from it are not predictable, yet. A great obstacle that will occur is the appropriate qualification of employees at all levels, sectors and firm sizes. The integration of new technologies will have radical impact on the role and job profile of all staff members as they alter the requirements across the whole value chain and lead to new processes. Latest studies showed that an insufficient qualification of employees is one of the greatest challenges for a successful digitization. Thus, to regain a globally leading position in the manufacturing industry German companies, especially small and medium sized enterprises (SME), need to qualify their employees appropriately. The LTA-FIT model is an approach that aims to face these challenges.
As Convolutional Neural Network based models become reliable and efficient, two questions arise in relation to their applications for industrial purposes. The usefulness of these models in industrial environments and their implementation in these settings. This paper describes the autonomous generation of Region based CNN models trained on images from rendered CAD models and examines their applicability and performance for part handling application. The development of the automated synthetic data generation is detailed and two CNN models are trained with the aim to detect a car component and differentiate it against another similar looking part. The performance of these models is tested on real images and it was found that the proposed approach can be easily adopted for detecting a range of parts in arbitrary backgrounds. Moreover, the use of syntheic images for training CNNs automates the process of generating a detector.
In this paper the use of a mobile lightweight robot is evaluated to perform an assembly task while simultaneously moving. The motion of the mobile platform results into a variable end effector position in space. The paper assesses
the existing method of placing a screw in an assembly where the location of placement is variable due to end effector movement. Experiments have been conducted to evaluate the task performance by monitoring the applied force on the
end effector, the position data and the task time. The results show that with impedance configuration, a moveable compliant robot is a possible solution for use in assembly operation.
The Smart Production Vision
(2022)
In this chapter, the Smart Production vision is discussed. The Smart Production approach is developed and described, and Smart Production is positioned in relation to Industry 4.0. Smart Production operationalize the journey towards Industry 4.0 and beyond. First, the need for a new approach to manufacturing is discussed, and from the perspectives of Industry 4.0, the Smart Production concept is derived. Then the framework is explored and finally, the approach is outlined. The Smart Production vision is an approach to make an integrated production system smarter by continuous digitizing, automating, and organizing towards supporting the company specific missions.
This book explains and exemplifies how SMEs can embrace the Smart Production approach and technologies in order to gain a beneficiary outcome. The book describes the Smart Production vision for SMEs, as well as the method to get there. The concept behind the book is based on the long-term experience of the authors in researching and tackling problems of SMEs in the manufacturing sector. The book provides applied methods and obtained solutions in different branches and different sizes of SMEs, encompassing a broad survey of our markets and societies. The perspective is systemic/holistic and integrated including human, organizational, technological, and digital perspectives.
Technical conditions for the use of autonomous systems: A general approach for holistic engineering
(2013)
Synchronisation von mobilen Robotern zu einer kontinuierlichen Fließfertigung für Montageaufgaben
(2015)
Strategies for Energy-oriented Process-Control: Requirements on Use Case of Container Handling.
(2014)
Learning factories constitute a promising approach for the acquisition of specific competencies, especially in terms of a digital transformation of the economy. Respectively, a variety of such factories differing in technology, learning concept, and potential audience have evolved. A precise and recent overview of those does not exist. However, such an overview is required for the implementation of concrete political measures, a future-oriented development of the individual learning factories, and an adequate selection by the audience. For this purpose, the authors investigate the current state of the art of European learning factories in the context of digitization. Thus, the terminology and definition of learning factories are provided. Moreover, using a structured literature review, the factories and their operation mode are outlined. Subsequently, the authors evaluate whether the different factories can build the required competencies among the audience and thus, support a successful digital transformation. Additionally, expert interviews with learning factory operators are performed to obtain profound information on the performance of learning factories. The findings help to assess the pertinency of European learning factories and provide a trace for their future development.
Standardization of Machining Process planning in Powertrain Production using a CAD-Based IT-Tool
(2004)
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.
In this paper a flexible robot system for assembly operations in a semi structured environment is proposed. The system uses a moveable robot equipped with an arbitrarily mounted 3D camera and a 2D camera on the robot gripper for accurate object detection. The system is developed based on the Robot Operating System (ROS) and uses the state of the art trajectory planner MoveIt for collision free robot motion planning. The object recognition for the system is performed using a combination of the two camera's and robot end effector and the deviation of objects in the robot workspace is found to be in the range of 2.2 mm along X and Y axes. Furthermore, an implementation procedure of the proposed system for assembly task is explained.
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.
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.
The manufacturing industry is distinguished by regionalization and individualization of products accompaniedby varying customer demands, faster time to market, short innovation cycles and product life cycles. Theintroduction of new materials, new processes as well as struggle to achieve economic and efficient use ofresources has raised complexities to achieve quick and optimal configuration in manufacturing systems. Toresolve the complexities, the reconfiguration at different levels in the manufacturing system is presented byusing three distinct examples. The first example refers to reconfigurable joining cell design for versatile joiningof automotive subassemblies. Second example refers to strategy for quick reconfiguration of robots for precisemachining applications. The third example elaborates fast calibration of monitoring system in joiningprocesses to enable fast reconfiguration of sensors in commissioning as well as in the maintenance.
Qualification in Small and Medium-Sized Enterprises as the Key Driver for a Digitalized Economy
(2022)
Transformation processes towards a smart production reshape the way we work. Digitalization and the application of new technologies lead to additional interfaces between man and machine and thus, result in a tremendous change of employment, work environment and workforce qualification. This in turn means, to take full advantage of digitalization employees at all levels and sectors have to be evolved in the transformation process and need to be skilled for the upcoming challenges. To meet this need for qualification and to sensitize especially small and medium-sized enterprises (SMEs) to the matter of digitalization, the Competence Center Cottbus was founded.
Through a four-step approach, the Center addresses SMEs at all digitalization levels, from beginners to innovators. The central instrument for the Centers’ work is the self-developed LTA-FIT qualification concept. This concept is designed to impart the required knowledge and competences in accordance with the distinct qualification level of SMEs and their employees.
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.
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.