Zukunftstrend Factory Harmony: In der Fabrik von morgen ergänzen sich Mensch und Maschine optimal
Veröffentlicht am 20. Jänner 2020 in Flexible Manufacturing
Angesichts der Fortschritte bei Automatisierung und Künstlicher Intelligenz kann ein eingespieltes und verbessertes Miteinander von Mensch und Maschine dazu beitragen, hohe wirtschaftliche Standards abzusichern. Ein erfolgversprechendes Modell für die neue Harmonie in der Fabrikhalle basiert darauf, Fertigungsprozesse von morgen intelligent, integriert und interaktiv zu gestalten.
In der Arbeitswelt stand das Verhältnis zwischen Mensch und Maschine lange Zeit unter dem Vorbehalt, beide könnten nur gegeneinander arbeiten oder allenfalls nebeneinander – zu groß sei die Konkurrenz und die Gefahr, dass einer den anderen ersetzt. Tatsächlich ist die Koexistenz von menschlichen Arbeitskräften und automatisierten Maschinenlösungen oder Robotern inzwischen in immer mehr Betrieben Alltag. Doch damit nicht genug: Durch die Digitalisierung steht Unternehmen des produzierenden Gewerbes ein enormes Inventar an technologischen Optionen zur Verfügung, die Fabrik der Zukunft zu realisieren. Die smarte Vernetzung mithilfe von künstlicher Intelligenz bietet die Chance, Daten aus der Fertigung in strategische Informationen umzuwandeln.
Neue Ära der intelligenten, integrierten und interaktiven Produktion
Effizienz steigern, Kosten senken, Wettbewerbsstärke ausbauen – was zur Sicherung der Marktposition auf umkämpften globalen Märkten erforderlich ist, lässt sich mithilfe innovativer Lösungen für die flexible und effiziente Fertigung umsetzen. Ein anschauliches Beispiel für das Potenzial einer Technologie, die die Fabrikhalle der Zukunft revolutionieren und die Harmonie zwischen Mensch und Maschine fördern kann, ist ein kollaborativer Roboter. Er bietet eine innovative Lösung zur einfachen Automatisierung von Anwendungen, die traditionell von Menschen ausgeführt werden und deren Automatisierung bislang sehr schwierig war. Nahtlos kann der Roboter in einen autonomen mobilen Roboter integriert werden und ermöglicht zudem die Automatisierung komplexer Aufgaben mithilfe einer 3D-Kamera.
Beispiel Festplatzkommissionierung, auch bekannt als Bin-Picking: Hierbei sortiert der Roboter schnell und präzise verschiedene Artikel und legt sie ab. Die 3D-Kamera lokalisiert sie und sendet ihre Koordinaten an den Roboter, während die Software die erweiterten Berechnungen durchführt, die für eine optimierte Warenaufnahme beispielsweise im Rahmen kundenindividueller Auftragsvorgaben erforderlich sind. Derweil ist der LD-Mobilroboter für den anschließenden Transport der Güter zuständig. Insofern bildet die effiziente Verbindung unterschiedlicher Produktionsprozesse die Basis für eine besonders flexible und verlässliche Fertigung und Materialhandhabung.
Zudem gibt sie einen Vorgeschmack, was in puncto Factory Harmony zukünftig zu erwarten ist, wenn integrierte, mobile und kollaborative Roboter fein abgestimmt mit Menschen zusammenarbeiten und dadurch Flexibilität in der Fertigung und Anpassungsfähigkeit an Kundenwünsche sicherstellen.
Störungen und Ausfälle systematisch vermeiden
Prozessexzellenz ist eine wichtige Grundlage für Investitionssicherheit – gerade angesichts des aktuellen Wandels in der industriellen Fertigungsorganisation. Das veränderte Verbraucherverhalten drängt Hersteller dazu, flexibel kleinere Mengen in einer größeren Anzahl von Varianten möglichst zeitsparend zu produzieren. Daher muss die Fabrik der Zukunft flexibler werden und in der Lage sein, die Produktion schneller umzustellen und kleinere Auflagen zu produzieren. Oberstes Ziel ist die Möglichkeit, personalisierte Produkte aus einer agilen und vernetzten Produktionslinie zu liefern. In einem Automatisierungsmodell, das diese Anforderung erfüllt, sollten alle Geräte, Maschinen und Lösungen integriert agieren.
Eine effektive Qualitätskontrolle ist in allen Fertigungs- und Verpackungslinien von entscheidender Bedeutung. Wer Fehler erkennt, bevor die Produkte die Fabrik verlassen oder besser noch vor der Herstellung, profitiert von erheblichen Zeit- und Kosteneinsparungen und vermeidet kostspielige Produktrückrufe, Produktionsausfälle und potenzielle Schäden für das Ansehen der Marke. Ebenso wichtig ist die Qualitätskontrolle der Verpackung bei Produkten wie Lebensmitteln oder Medikamenten. Ein nicht lesbarer Barcode oder ein falsches Ablaufdatum können dazu führen, dass einwandfreie Produkte entsorgt werden müssen. Hinzu kommt der Trend zu schärferen Gesetzen, durch den die eindeutige Kennzeichnung für alle Arten von Produkten oberste Priorität erhält.
Infolge des zunehmenden Automatisierungsgrads von Fertigungslinien ist auch in der Qualitätskontrolle erhöhter Bedarf nach automatisierten Prozessen entstanden. Dabei zahlt es sich unter anderem aus, wenn die Maschinen in der Lage sind, Daten zu sammeln, um die Predictive Maintenance zu optimieren. Je mehr Daten erfasst und verarbeitet werden, desto „intelligenter“ kann die Maschine dazu beitragen, dass Fertigungslinien länger laufen, Ausfallzeiten reduziert werden und somit die Produktivität erhöht wird. Der Sysmac AI-Controller von Omron enthält beispielsweise eine Predictive Maintenance-Bibliothek auf KI-Basis und sammelt, analysiert und nutzt Daten auf Edge-Geräten, um deren Lebensdauer zu verlängern, Anomalien zu erkennen und Ausfälle zu vermeiden. Hierbei wird keine Internetverbindung benötigt: Anwender sind nicht länger auf Cloud Computing angewiesen und können das KI-Potenzial für ihren Geschäftsvorteil nutzen.
Bildverarbeitung unterstützt das regelbasierte Fehlermanagement
Ein zunehmend wichtiger Faktor bei der Qualitätskontrolle an Fertigungslinien ist smarte Bildverarbeitung – technisch umgesetzt entweder als komplett neue Lösung oder durch teilweise Nachrüstung einer bestehenden Anlage. Hierbei überwachen die sehr kompakten Bildverarbeitungssysteme des Unternehmens die Produktion in Echtzeit und reagieren sofort auf jeden Fehler. Die von einem Bildverarbeitungssystem übertragenen Daten werden vor Ort verarbeitet und über die Cloud für detaillierte Analysen zentral zur Verfügung gestellt, sodass geeignete Maßnahmen ergriffen werden können.
Damit ein Prüfsystem intelligente Entscheidungen treffen kann, müssen Daten von einem Sensor – etwa von einer Kamera für die Bildverarbeitung – erfasst werden. Diese Kameras lassen sich so einrichten, dass verschiedene Aspekte eines Produkts überwacht werden können, etwa um Mängel zu erkennen oder Etiketten auf Druckfehler oder fehlende Informationen zu überprüfen. Die Daten werden dann mit hoher Rechenleistung analysiert, um den Prozess anhand der Ist- und Sollergebnisse zu vergleichen. Wenn Probleme erkannt werden, reagiert das System nach programmierten Regeln. Mitunter kann es die Fehler automatisch beheben, aber auch dann wird der Bediener grundsätzlich immer informiert, um korrekte Prozessabläufe zu gewährleisten und für den Fall, dass zusätzliche Maßnahmen erforderlich sein sollten.
Da dieses System vollständig vernetzt ist, sorgt es für eine bessere Verbindung zwischen den Maschinen einer Fertigungslinie und damit sowohl für eine präzisere Qualitätskontrolle als auch eine höhere Effizienz. Wenn ein Fehler erkannt wird, kann das System diesen häufig automatisch kompensieren, und die Produktion wird nicht beeinträchtigt. Intelligente Automatisierungslösungen der neuesten Generation arbeiten schnell, bieten eine hohe Rechenleistung, lassen sich einfach bedienen und gewährleisten dadurch eine transparente Qualitätskontrolle in der Fabrik von morgen.
Flexibilität ist der Motor für Kundenzufriedenheit und Geschäftserfolg
Da sich Kunden- und Geschäftsanforderungen ständig ändern, muss auch die Fabrikhalle in Zukunft flexibler sein. Für eine leistungsfähige Fertigung gehört Flexibilität in der Organisation und Anordnung der Produktionsmittel zu den wesentlichen Erfolgsfaktoren. Das umfasst einerseits Mobilität der eingesetzten Roboter und andererseits deren Anpassungsfähigkeit an konkrete Anforderungen im Praxiseinsatz. Hier kommt ein weiterer Vorteil eines effektiven Qualitätskontroll- und Prozessmanagementsystems zum Tragen.
Durch die Kombination von Bildverarbeitung, Motion, Steuerung, funktionaler Sicherheit und Robotik in einem einzigen Managementsystem können Fertigungslinien einfacher auf kurze Produktionsläufe und veränderte Marktanforderungen abgestimmt werden. Denn das Layout der Linien lässt sich schnell neu einrichten, und das Erkennungsmuster für die Qualitätskontrolle kann leicht in der Software aktualisiert werden. Somit wird sichergestellt, dass verschiedene Produktvarianten oder sogar unterschiedliche Produkte einwandfrei produziert und verpackt werden. Darüber hinaus punktet ein solches System mit seiner zukunftssicheren Ausrichtung, denn es lässt sich unkompliziert an neue Vorschriften anpassen. Die Folge: Hersteller müssen sich nicht damit befassen, was sie in ihren Fertigungslinien verändern müssen, sondern bei Bedarf lediglich ein Firmware-Update für die vorhandene Lösung veranlassen.
Fazit: Factory Harmony bestimmt Produktion der Zukunft
Die Vernetzung von Mensch und Maschine ist mehr als ein Trend zur effizienten Organisation von Prozessen und Verteilung von Aufgaben in Fertigungsbetrieben. Anhand des greifbaren Ansatzes einer leistungsfähigen Fabrik von morgen lässt sich schon heute veranschaulichen, wie eine systematische Harmonisierung menschlicher und maschinenbasierter Fähigkeiten die Güterproduktion mithilfe von künstlicher Intelligenz und Robotik revolutioniert und neue Wege für die Produktionsweise der Zukunft einschlägt.
