Drei Fragen an...

Anwendern zu besseren Entscheidungen verhelfen

Jörg Reger von ABB Deutschland und Dr. Werner Kraus vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) im Gespräch über Automatisierung und Robotik im Mittelstand.

  • Technische Besprechung am Bildschirm

    Automatisierung gilt als einer der wichtigsten Wege, die Produktionskosten in Deutschland auf ein vergleichbares Niveau mit Low-Cost-Ländern zu bringen. ((Bildquelle: Thinkstock/iStock))

  • Jörg Reger, Leiter Unternehmensbereich Robotics, ABB Deutschland

    Jörg Reger, Leiter Unternehmensbereich Robotics, ABB Deutschland: „Roboter brauchen heute keine KI, um kollaborativ zu sein!“ ((Bildquelle: ABB Deutschland))

  • Dr. Werner Kraus, stellvertretender Leiter Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme, Fraunhofer-Institut IPA

    Dr. Werner Kraus, stellvertretender Leiter Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme, Fraunhofer-Institut IPA: „Viele Mittelständler möchten nach dem Motto ‚do it yourself‘ agieren und als Endkunde das Robotersystem direkt selbst in Betrieb nehmen. Dies spart Zeit und Kosten!“ ((Bildquelle: Fraunhofer IPA))

Der deutsche Mittelstand gilt als Wiege der Innovation. Doch redet man heute über Innovationen, ist kaum noch die Rede von Präzision, Qualität oder deutscher Wertarbeit. Die Stichworte lauten vielmehr klangmalerisch Disruption, Silicon Valley, Digitalisierung und Globalisierung. Eigenschaften wie Schnelligkeit, Flexibilität oder Pünktlichkeit, die den deutschen Mittelstand so erfolgreich machen, gelten längst als Conditio sine qua non in der Geschäftswelt.

Um im knallharten Wettbewerb mithalten zu können, sind neben innovativen Produkt- und Service-Ideen auch Rationalisierungsmaßnahmen notwendig. Hierbei ist ein intelligenter IT-Einsatz gefragter denn je. Roboter und Automatisierung sind wichtige Hilfsmittel dabei – gerade auch im Mittelstand. Schließlich gilt die Automatisierung als einer der wichtigsten Wege, die Produktionskosten in Deutschland auf ein vergleichbares Niveau mit Low-Cost-Ländern in Asien oder Südamerika zu bringen. IT-MITTELSTAND hat zwei Experten gefragt, wie KI und Robotik in die Automationsstrategien des Mittelstands passen.

Dies ist ein Artikel aus unserer Print-Ausgabe 3/2019. Bestellen Sie ein kostenfreies Probe-Abo.

ITM: Worauf ist zu achten, damit die Integration innovativer Robotik in vorhandene Automationssysteme reibungslos klappt?
Werner Kraus: Hier ist zunächst eine gute Planung erforderlich, die auch mögliche Umsetzungsrisiken in Machbarkeitsuntersuchungen absichert. Zudem müssen aktuelle Normen zur Arbeitssicherheit eingehalten werden, denn oftmals sind bestehende Automatisierungslösungen unter anderen Normen ausgelegt. Und schließlich sollten Steuerungsschnittstellen frühzeitig geprüft werden.

Jörg Reger: Ein wichtiges Element ist die Vereinfachung der Programmierung, Installation und Bedienung von Robotern. Aufgrund der immer komplexeren Automatisierung wird es zunehmend wichtiger, intuitive Instrumente bereitzustellen, die den Anwendern zu besseren Entscheidungen verhelfen. Gefragt sind Lösungen, die es auch wenig erfahrenen Anwendern ermöglichen, Roboter in ihre Produktion zu integrieren. Darüber hinaus sollten Anwender die Integrationsfähigkeit weiterer Produktionssysteme in die gesamten Anlagen prüfen und auf offene, zukunftsfähige Schnittstellen und Plattformen achten. Die Automatisierung kann dabei auch mit einer kleinen Basis an Robotern – oder nur einem Roboter – begonnen und sukzessive ausgebaut werden.

ITM: KI kann Roboter autonomer und „kollaborativer“ machen. Welche neuen Einsatzfelder im Mittelstand eröffnen sich damit für Roboter?
Reger: Roboter brauchen heute keine KI, um kollaborativ zu sein! Allerdings sehen wir viele Möglichkeiten, die Mensch-Roboter-Kollaboration durch KI weiterzuentwickeln und Roboter autonomer zu machen. Durch den Einsatz von maschinellem Lernen und KI sollen Roboter langfristig selbstlernend oder selbstoptimierend sein. Dies ist teilweise heute bereits Realität. Über unser Ability-Condition-Monitoring beispielsweise können wir die Produktionsparameter aller weltweit installierten Roboter miteinander vergleichen. Auf Basis aggregierter Erkenntnisse kann der Produktionsprozess verbessert, die Produktivität gesteigert und die Wartung des Roboterbestandes durch einen vorausschauenden und proaktiven Ansatz optimiert werden. Neben Leistung, Verfügbarkeit und Lebensdauer verbessern Anwender auch die Ressourcenplanung und vermeiden ungeplante Produktionsstillstände.

Flexible Automatisierungslösungen, ein schnelles „Time-to-Market“ sowie „Plug & Produce“ sind auch im Mittelstand wichtige Schlagworte. Um dies zu erreichen, sind Lösungen für die Mensch-Maschine-Kollaboration und ein flexibler Einsatz verschiedener Robotertypen nötig. Roboter arbeiten nicht länger autark hinter Schutzzäunen, sondern sind dank Lösungen zur kollaborativen Automatisierung integraler Bestandteil der Produktion. Die Skalierbarkeit und der Einsatz kollaborativer Roboter führen zudem zu neuen Arbeitsplätzen, da auch kleine und mittelgroße Unternehmen ihre Produktivität deutlich steigern und sich dem globalen Wettbewerb besser stellen können.

Kraus: KI, oder genauer gesagt maschinelles Lernen, macht Roboter autonomer, weil sie auf Basis von Sensordaten Entscheidungen treffen und damit auch in unstrukturierten Umgebungen eingesetzt werden können. Beispielsweise profitieren Roboteranwendungen von Fortschritten im maschinellen Lernen für die Bildverarbeitung, u. a. zur Objekterkennung in Bildern oder Segmentierung. Vortrainierte neuronale Netze erlauben es, auch unbekannte Objekte mit dem Roboter zu greifen. Wir erproben dieses Vorgehen gerade für unsere Software für den Griff-in-die-Kiste.

Ein großes Einsatzgebiet von maschinellem Lernen ist auch die Qualitätssicherung. So können nun z. B. optische Endprüfungen automatisiert werden. Die Kombination aus automatischer Qualitätsprüfung und Roboter ermöglicht, auch End-of-Line-Verpackungsstationen zu automatisieren. Weitere Einsatzgebiete, die wir am Fraunhofer IPA bearbeiten, sind die Optimierung von Produktionsprozessen und die Umgebungserfassung.

Wünschenswert wäre auch der Einsatz von maschinellem Lernen, um bei der Mensch-Roboter-Kooperation den Menschen zu erkennen. Dies scheitert aber aktuell noch an der funktionalen Sicherheit. Denn Modelle für maschinelles Lernen sind momentan noch sogenannte „Black Boxes“: Man gibt Daten ein und erhält ein Ergebnis, aber wie die neuronalen Netze zu diesem Ergebnis gelangen, ist aktuell noch ein Forschungsfeld. Wir arbeiten daran, dies transparenter zu machen.

ITM: Welche Trends gibt es hinsichtlich der Programmierung und Konfektionierung der Roboter für spezielle Einsatzzwecke?
Reger: Heutzutage geht es darum, die Fertigung schnell und ohne große Stillstände auf neue Produkte anzupassen. Entsprechend müssen Produktionsumgebungen geplant werden. Das setzt voraus, dass Automationslösungen schnell und ohne hohen Aufwand programmiert, getestet und in den Live-Betrieb gebracht werden können. Hierbei hilft unsere Simulations- und Programmier-Software Robot Studio. Damit kann der Anwender die Produktion offline planen und gestalten, simulieren, visualisieren und optimieren. Robot Studio ermöglicht dabei, Produktionsanlage und Roboterzelle zu prüfen, bevor sie real in der Fabrik sind. Dies hilft, neue Produkte schneller auf den Markt zu bringen – ohne unliebsame Überraschungen.

Kraus: Die Erwartungen der Endanwender hinsichtlich einer einfachen Inbetriebnahme sind in den letzten Jahren stark gestiegen. Viele möchten nach dem Motto „do it yourself“ agieren und als Endkunde das Robotersystem direkt selbst in Betrieb nehmen. Dies spart Zeit und Kosten.

Damit einher geht auch das Interesse, den Roboter bei neuen Werkstücken oder Varianten selbst (um-)programmieren zu können. Für diesen Bedarf hat das Fraunhofer IPA die Software „drag&bot“ entwickelt. In einer grafischen Bedienoberfläche kann der Anwender nach dem „Drag & Drop“-Prinzip Funktionsbausteine auswählen und zu einem vollständigen Roboterprogramm zusammenstellen. Es gibt Eingabehilfen, auch Wizards genannt, die bei der Parametrisierung anleiten. So können Anwender Roboter ohne Expertenwissen programmieren. Gerade steht eine Ausgründung für diese Software bevor. Zudem ist der Einsatz von Leichtbaurobotern mit der passenden Sicherheitstechnik für einen schutzzaunlosen Betrieb ein Trend. Das Robotersystem benötigt dann weniger Platz und Infrastruktur, ist somit ortsflexibel und lässt sich in bisher ausschließlich manuelle Arbeitsplätze integrieren.

Nicht zuletzt beobachten wir, dass Roboter zunehmend in der Montage genutzt werden. Mithilfe unserer Automatisierungs-potentialanalyse beraten wir Unternehmen systematisch dabei, welche Prozesse wirtschaftlich und technisch sinnvoll automatisierbar wären. Speziell für die Anforderungen in der Montage haben wir die IPA-Technologie Pitasc entwickelt. Mit ihr können Anwender Roboter intuitiv und unabhängig vom Hersteller programmieren.

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