Unternehmen einen klaren Wettbewerbsvorteil bieten und sie fit machen für die Herausforderungen rund um die Produktion der Zukunft: Mit diesem Leistungsversprechen stellt sich das Fraunhofer IPA auf der Automatica 2023 vor. Besucher erleben dort Anwendungen rund um Robotik, Automatisierung, künstliche Intelligenz sowie Reinraumtechnologien. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung präsentiert sich auf der diesjährigen Messe mit elf Exponaten, die zeigen, wie Unternehmen Automatisierungslösungen auf höchstem Niveau umsetzen können.
Für jeden Projektabschnitt zeigt Fraunhofer IPA Exponate, die dazu befähigen, eben jenen Abschnitt erfolgreich umzusetzen.
Viele Unternehmen möchten automatisieren, befürchten jedoch technische und wirtschaftliche Fehleinschätzungen. Hierfür bietet das Fraunhofer IPA bereits seit Jahren die „Automatisierungs-Potenzialanalyse“ (APA). Das Entwicklerteam der APA geht für dieses kompakte Projektformat direkt in die Unternehmen, analysiert den Status quo und ermittelt eine objektive „Fitness for Automation“ der untersuchten Produktionsprozesse. „Unternehmen erhalten so eine systematische Entscheidungsgrundlage, die das Investitionsrisiko signifikant verringert“, erklärt Lorenz Halt, Gruppenleiter am Fraunhofer IPA. Bisher war die APA an das Fachwissen der Experten am Institut gekoppelt. Zur Messe steht sie auch als App zur Verfügung. Unternehmen können somit selbst eine Anwendung analysieren, die sie möglicherweise automatisieren möchten. Neben den Anwendungen Montage und Schweißen erarbeitet das Team aktuell auch eine APA für das Maschinenbeladen sowie für die Logistik.
Erfolgreiche Technologietransfers brauchen eine wasserdichte Planung und Konzeption. Um diese Projektphase gezielt zu unterstützen, stellt das Fraunhofer IPA eine auf funktionale Sicherheit (Safety) ausgerichtete Lösung sowie die geplante Ausgründung „IntRAC“ zur Umsetzung von Montagezellen mit Robotern vor. Sicherheitskonzepte können die Taktzeit einer Roboteranwendung ungünstig beeinflussen. Mit dem Exponat „Robo-Dashcam“ lässt sich dies verbessern. Hierfür erfasst eine Kamera datenschutzkonform sicherheitsrelevante Daten und Personen, während die Roboterzelle in Betrieb ist. Basierend auf diesen Daten kann dann das Sicherheitskonzept auch nachträglich angepasst werden, um die Performance bzw. Taktzeit der Anwendung zu steigern. Die Robo-Dashcam ist Teil von Cara, dem »Computer-Aided Risk Assessment«, mit dem das Institut Unternehmen dabei unterstützt, Sicherheitskonzepte systematisch und teilautomatisiert zu erstellen und Performance-Verbesserungen zu ermöglichen.
Ist die grundsätzliche Idee abgesichert und liegt ein Konzept zur Anwendungsrealisierung vor, geht es um das Prüfen der Machbarkeit. Auch zu diesem Projektschritt bietet das Fraunhofer IPA beispielhafte Exponate am Stand. Eines davon ist „AI Picking“, der KI-basierte Griff-in-die-Kiste. Damit adressiert das Entwicklerteam des Fraunhofer IPA die technischen Hürden, die eine umfassende Nutzung trotz hohem wirtschaftlichem Potenzial noch immer hemmen. „Der Einsatz von KI, oder genauer von deren Teilgebiet Maschinellem Lernen, macht die Anwendung autonomer, schneller und robuster“, beschreibt Mitentwickler Marius Moosmann vom Fraunhofer IPA die KI-basierten Mehrwerte. Wie das konkret aussieht, zeigt das zweigeteilte Exponat. Der eine Teil mit klassischem Griff-in-die-Kiste führt vor, wie Objekte aus Kisten mit gemischtem Inhalt zuverlässig erkannt und gegriffen werden. Zudem werden Verhakungen automatisch erkannt und die Entnahmebahn des Roboters so geplant, dass sich die Verhakung löst. Der andere Exponatsteil zeigt, wie unterschiedliche Gebinde auf einer sortenreinen Palette erkannt und gegriffen werden. Ein Roboter schichtet die Gebinde passend um.
Neben dem Greifen aus einer Kiste erreichen auch immer mehr Fragen rund um das Ablegen in eine Kiste die Expertinnen und Experten am Fraunhofer IPA. Dieser Vorgang wird insbesondere durch den boomenden Onlinehandel immer wichtiger. Das Exponat zum „Bin Packing“ führt vor, wie auch dies vollautomatisiert möglich wird. Tim Nickel, Mitentwickler der Anwendung, erklärt deren Vorteile: „Ohne zuvor eingelernte Daten zu den Objekten kann das Robotersystem Freiformen platzsparend und ohne Packmuster oder Vorkommissionierung greifen und sauber in einen Karton ablegen. Wir erreichen hiermit eine fünf Prozent höhere Verpackungsdichte und das bei deutlich reduzierten Vorbereitungsaufwänden.“ Die Gäste können auf dem Messestand mit dem Roboter interagieren, indem sie ihm ein Objekt anreichen und dieser es ohne Vorbereitung greift und einpackt. Auch für das Bin Packing sind Machbarkeitsstudien in Simulationen möglich.
Schließlich bietet Fraunhofer auch umfangreiche Möglichkeiten zur finalen Realisierung einer Anwendung. Wie das aussehen kann, zeigt das Fraunhofer IPA beispielhaft mit drei Exponaten. So adressiert unter anderem die Software „pitasc“ eine häufige Hürde für die Montageautomatisierung, nämlich die Variantenvielfalt, die bisher mit hohen Programmieraufwänden einhergeht. Diese Aufwände machen den Einsatz von Robotik schnell unwirtschaftlich. Mit der Software muss eine Montageaufgabe nicht mehr Punkt für Punkt programmiert werden. Stattdessen erfolgt die Programmierung relativ zum Werkstück strukturiert und modular basierend auf Daten, die Sensoren am Roboter liefern. Vorgefertigte, wiederverwendbare Programmmodule helfen dabei, insbesondere knifflige, kraftgeregelte Montage-Anwendungen schneller als bisher umzusetzen und ermöglichen eine effiziente Anpassung an neue Varianten. „So können zum Beispiel die Position des Roboters, die Vorrichtungen und sogar der Endeffektor ohne Neuprogrammierung gewechselt werden“«, erklärt Anwar Al Assadi, Gruppenleiter am Fraunhofer IPA, die Vorzüge der Lösung.
Sie finden Fraunhofer IPA auf der Automatica in München am Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft in Halle A4 am Stand 321.
