Wie künstliche Intelligenz und Robotik die Fertigung erobern

Angesichts der Fortschritte bei Automatisierung und Künstlicher Intelligenz sollte 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.

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 neuer kollaborativer Roboter, der aus der Zusammenarbeit von Omron und Techman hervorgegangen ist. 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.

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. Beispielsweise hat die EU 2019 neue Vorschriften erlassen, wodurch Fertigungslinien noch höhere Standards bei der Qualitätskontrolle erfüllen müssen.

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.

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.

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. bf