Intel­li­gen­te und inte­grier­te Pro­duk­ti­on mit künst­li­cher Intelligenz

Coro­na-Pan­de­mie, Social Distancing, Lock­down und Co. haben die Welt­wirt­schaft auf den Kopf gestellt. Für Ent­schei­der bedeu­tet das: Sie müs­sen sich stän­dig an neue Bedin­gun­gen, Anfor­de­run­gen und Her­aus­for­de­run­gen anpas­sen. Gefragt sind funk­ti­ons­über­grei­fen­de tech­no­lo­gi­sche Fähig­kei­ten, ein opti­mier­tes Zusam­men­spiel von Mensch und Maschi­ne in der Fabrik­hal­le, reor­ga­ni­sier­te Lie­fer­ket­ten und neue Ansät­ze auf Basis von maschi­nel­lem Ler­nen und künst­li­cher Intel­li­genz. Intel­li­gen­te Cell-Line-Pro­duk­ti­ons­li­ni­en, die unter­schied­li­che Robo­tik, Cobots, Sensor‑, Steue­rungs- und 3D-Visi­on-Tech­no­lo­gien kom­bi­nie­ren, leis­ten hier wert­vol­le Unterstützung.

Wie las­sen sich inno­va­ti­ve Pro­duk­ti­ons­li­ni­en stra­te­gisch pla­nen und ein­rich­ten, um die­se Anfor­de­run­gen best­mög­lich zu erfül­len? Wel­che Tech­no­lo­gien kön­nen hel­fen, und wel­che kon­kre­ten Arbeits­schrit­te las­sen sich wie auto­ma­ti­sie­ren? Nach­voll­zie­hen lässt sich dies anhand typi­scher Auf­ga­ben einer intel­li­gen­ten Cell-Production-Line:

1. Auf­trags­ein­ga­be: Um Just-in-time-Lie­fe­run­gen zu errei­chen, kann ein mobi­ler Mani­pu­la­tor auf Basis eines mobi­len Robo­ters und eines Cobots die Maschi­ne mit den täg­li­chen Pro­duk­ti­ons­auf­trä­gen beschi­cken. Das Scan­nen des Aus­wei­ses mit einem Visi­on-Sen­sor passt die Ein­rich­tung der Maschi­ne an die erlern­ten Fähig­kei­ten des Bedie­ners an und ermög­licht eine Rei­he von Zugriffs­schrit­ten zur indi­vi­du­el­len Füh­rung durch den Pro­zess. Der Auf­trags­ein­ga­be­be­fehl kann per 2D-Code mit einem Code­le­ser vom Pro­duk­ti­ons­blatt gescannt wer­den. Tei­le­an­for­de­run­gen und Mon­ta­ge­schrit­te wer­den von der Anla­gen­steue­rung ange­zeigt und über­wacht. Die­se Lösung schult auch neue Mit­ar­bei­ter anhand des zuvor erlern­ten Wissens.

2. Manu­el­les Anzie­hen von Schrau­ben: Hier kann eine schritt­wei­se Arbeits­an­wei­sung auf dem Bild­schirm des Bedie­ners ange­zeigt wer­den. 3D-Kame­ras erken­nen mensch­li­ches Ver­hal­ten und Abwei­chun­gen vom Stan­dard­ar­beits­ab­lauf, län­ge­re Arbeits­zei­ten oder fal­sche Mon­ta­ge­me­tho­den. Kor­rek­tur­hin­wei­se wer­den in Echt­zeit gege­ben, aber auch an die nächs­te Qua­li­täts­kon­troll­sta­ti­on über­tra­gen. KI-basier­te Zusam­men­ar­beit und Kom­mu­ni­ka­ti­on kön­nen den Arbei­ter moti­vie­ren. Cobots über­neh­men ris­kan­te und unbe­que­me Montageschritte.

3. Auto­ma­ti­sches Anzie­hen von Schrau­ben: Ein Visi­on-Sys­tem am Robo­ter­arm kann feh­len­de Schrau­ben und die Höhe des Schrau­ben­kop­fes über­prü­fen. Cobots kor­ri­gie­ren feh­ler­haf­te Bau­grup­pen oder ergän­zen feh­len­de Tei­le, um die Mon­ta­ge­zeit zu beschleu­ni­gen. Sie ermög­li­chen auch einen schnel­le­ren Gesamt­ab­lauf, der durch Qua­li­täts­über­wa­chung in Echt­zeit opti­miert wird. Ein unmit­tel­ba­rer Dia­log mit dem Mit­ar­bei­ter ver­mei­det unter­bro­che­ne Arbeits­ab­läu­fe und Frus­tra­ti­on über falsch ein­ge­stell­te Maschi­nen. Über­all dort, wo sich gefähr­li­che Mon­ta­ge­schrit­te nicht ver­mei­den las­sen, kön­nen sie von Cobots über­nom­men und sicher aus­ge­führt wer­den. Bei­spie­le hier­für sind das Erhit­zen oder Küh­len, Boh­ren oder Stanzen.

4. Laser­mar­kie­rung: Cobots min­dern Risi­ken für mensch­li­che Bedie­ner und hel­fen, Ver­let­zun­gen zu ver­mei­den. Laser­be­schrif­tungs- oder Prä­ge­sta­tio­nen sind nur eini­ge Bei­spie­le, glei­ches gilt für Eti­ket­tier­ma­schi­nen oder schwe­re Stanz­vor­gän­ge. Kol­la­bo­ra­ti­ve Robo­ter sind ide­al für sich wie­der­ho­len­de Arbei­ten auch in schwer zugäng­li­chen Arbeits­be­rei­chen und ermög­li­chen so ein platz­spa­ren­des Zel­len-Lay­out. Hoch­ge­schwin­dig­keits­ma­schi­nen kön­nen von kür­ze­ren Stopps für Rol­len- oder Mate­ri­al­wech­sel pro­fi­tie­ren. In der heu­ti­gen Pro­duk­ti­ons­um­ge­bung sind 2D-Codes aus Grün­den der Nach­hal­tig­keit und des Mar­ken­schut­zes obli­ga­to­risch. Inno­va­ti­ve Cell-Line-Steue­rungs­sys­te­me nut­zen zuver­läs­si­ge Druck‑, Lese- und Mar­kie­rungs­ge­rä­te, um eine voll­stän­di­ge Rück­ver­folg­bar­keit zu ermöglichen.

5. Qua­li­täts­kon­trol­le: Sie lässt sich mit einer Viel­zahl von Visi­on-Sen­so­ren und Code­le­sern mit ein­ge­bet­te­ter Intel­li­genz errei­chen. Neue KI-Funk­tio­nen ermög­li­chen eine adap­ti­ve Qua­li­täts­kon­trol­le, die den mensch­li­chen Fähig­kei­ten und Kapa­zi­tä­ten entspricht.

6. Work­flow-Opti­mie­rung: Ein Visua­li­sie­rungs­sys­tem hilft, den Stand­ort und die Bewe­gun­gen eines Bedie­ners pro Seg­ment zu ver­fol­gen. Die Daten­er­fas­sung wird zur nach­träg­li­chen Erken­nung von Qua­li­täts­pro­ble­men auf­ge­zeich­net. Das Cell-Line-Steue­rungs­sys­tem lernt vom ers­ten Tag des Betriebs an. Die Metho­den eines jeden neu­en Bedie­ners wer­den erlernt, um die Pro­duk­ti­vi­tät der Maschi­ne kon­ti­nu­ier­lich zu ver­bes­sern. Maschi­ne und Bedie­ner ler­nen gleich­zei­tig, wie sie den Pro­zess ver­bes­sern kön­nen, um ihre Zusam­men­ar­beit zu erwei­tern. Das Fach­wis­sen hoch­qua­li­fi­zier­ter Arbei­ter bleibt erhal­ten und wird inte­griert, um neue Arbei­ter zu unter­rich­ten – vor Ort oder in neu­en Produktionsanlagen.

7. Intra­lo­gis­ti­scher Trans­fer: Arbeits­ab­läu­fe in der Intra­lo­gis­tik kön­nen durch eine Viel­zahl von Stan­dard­auf­bau­ten mit För­de­rern, Mani­pu­la­to­ren und Cobots unter­stützt wer­den. Das Intra­lo­gis­tik-Port­fo­lio deckt unter­schied­li­che Anfor­de­run­gen an selbst­ler­nen­de Trans­port­sys­te­me ab. Das Ando­cken an Arbeits­plät­zen und das Nach­la­den bei Bedarf ist auto­ma­ti­siert. Intel­li­gen­te Flot­ten­ma­nage­ment-Soft­ware, ERP und CRM soll­ten eben­falls in die Zel­len­steue­rung ein­ge­bet­tet wer­den. Ein brei­tes Port­fo­lio an mobi­len Robo­tern für unter­schied­li­che Las­ten ermög­licht den Trans­port von klei­nen bis zu sehr gro­ßen Objek­ten zu den jewei­li­gen Sta­tio­nen – von Karos­se­rien oder Palet­ten bis hin zu klei­nen Schrau­ben oder Muttern.