HMI 2016: Mit intelligenten Assistenzsystemen zur effizienteren Fertigung

An die industrielle Produktion der Zukunft werden hohe Anforderungen gestellt: Sie muss flexibel, intelligent, effizient und nachhaltig sein. Die demographische Entwicklung, die Auswirkungen der Globalisierung auf den internationalen Wettbewerb, divergente Kundenwünsche und die Frage nach der Rolle des Menschen in einer zunehmend automatisierten Fertigungsumgebung sind Herausforderungen auf dem Weg zur Industrie 4.0.

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, fällt intelligenten Assistenzsystemen eine Schlüsselrolle zu. Sie können zum einen die vom Menschen wahrgenommene Komplexität automatisierter Anlagen reduzieren und zum anderen Maschinen zu Kommunikationspartnern machen.

Maschinen als Kommunikationspartner melden Fehler

Aktuelle Forschungsprojekte des Lemgoer Fraunhofer-Anwendungszentrums für industrielle Automation zur Optimierung der Produktion fokussieren daher die Realisierung selbstlernender Assistenzsysteme, mit deren Hilfe virtuelle Modelle von Prozessen abgebildet werden können. Dieser virtuelle Datenzwilling einer Anlage vergleicht sich selbstständig, kontinuierlich in Echtzeit mit den aktuellen Prozessdaten der realen Maschine. Treten Abweichungen, sogenannte Anomalien, zwischen virtuellem Modell und realer Anlage auf, kommuniziert das Assistenzsystem dieses direkt an den Menschen, noch bevor die Abweichung zu einem realen Prozessfehler führt. Darüber hinaus erkennt das intelligente Assistenzsystem Optimierungsmöglichkeiten und kann diese durch Anweisung des Menschen selbstständig vornehmen.

Somit können Produktionsprozesse zukünftig effizienter gestaltet, die Inbetriebnahme von Anlagen beschleunigt, der Energieverbrauch reduziert und Stillstandzeiten vermieden werden.

Neben Assistenzsystemen, welche Maschinen und Anlagen mit Intelligenz ausstatten und zur Selbstdiagnose und -optimierung befähigen, spielt auch die effiziente Verknüpfung maschineller und menschlicher Produktionsprozesse durch Assistenzsysteme in der Produktion der Zukunft eine entscheidende Rolle.

Assistenzsysteme zur Qualitätssicherung und effizienten Montage

Am Beispiel einer projektionsbasierten Montageunterstützung untersuchen die Lemgoer Forscher, wie Montagemitarbeiter in Abhängigkeit ihrer individuellen Fähigkeiten zielführend in den Produktionsprozess eingebunden und an welchen Stellen sie anhand von bestehenden Technologien gezielt unterstützt werden können. Die Nutzerakzeptanz steht dabei im Vordergrund und wird als wesentlicher Faktor für den Erfolg bei der praktischen Umsetzung angesehen. Durch die Verbindung realer Montagetätigkeiten mit Informationen aus der virtuellen Welt wird der Mitarbeiter sukzessive durch den Montageprozess begleitet und damit der Mensch stärker ins Blickfeld der zukünftigen Produktion gerückt.

Um eine optimale Integration in die bestehende Produktionslandschaft zu gewährleisten, identifiziert das Assistenzsystem mittels Sensortechnik das jeweilige Werkstück und lädt den entsprechenden Arbeitsplan über eine Anbindung aus dem übergeordneten ERP-System. Um den Mitarbeiter auch während der produktiven Arbeit fortwährend zu trainieren, kann das Assistenzsystem die relevanten Produktionsschritte des Montageprozesses mittels eines Kamerasystems verfolgen. Auf diese Weise lassen sich einzelne Montageschritte prüfen (z.B. das Greifen eines einzelnen Bauteils), mittels Gestenerkennung der Fortschritt des Produktionsprozesses intuitiv steuern und schließlich die korrekte Montage in der nötigen Qualität sukzessiv sicherstellen.

Wie Assistenzsysteme den Menschen zukünftig auf vielseitige Weise unterstützen, die Intelligenz in die Maschine bringen und Produktionsprozesse effizienter gestalten können, zeigen die Lemgoer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf der Hannover Messe 2016. Anhand von konkreten Projekten und Anlagen aus der SmartFactoryOWL, einer gemeinsamen Initiative der Fraunhofer-Gesellschaft und der Hochschule OWL, machen sie in Halle 16 Stand A04 erlebbar, wie die Produktion zukünftig ­­­­­­aussehen kann.

Quelle: Fraunhofer-Anwendungszentrum Industrial Automation (IOSB-INA)