Eine hohe Automatisierung gilt als wesentliches Merkmal einer digitalen Fabrik. Die Anforderungen an die Flexibilität in der Produktion, die Individualität der zu produzierenden Produkte und auch die kurzen Produktzyklen erfordern ebenso flexibel anpassbare Produktions- und Fertigungsprozesse mit einer durchgängigen digitalen Einbettung im Sinne der Industrie 4.0.
Michael Hofbaur
Direktor des Instituts ROBOTICS der JOANNEUM RESEARCH
Michael Hofbaur, Direktor des Instituts ROBOTICS der JOANNEUM RESEARCH, forscht mit seinem Team an der roboterbasierten Produktionsoptimierung. „Moderne Robotersysteme bilden das vielseitige Bindeglied zwischen der physischen und cyberphysischen Produktionsumgebung in einer digitalen Fabrik. Hierbei führt ein Roboter Produktionsschritte, die zuvor durch Spezialmaschinen ausgeführt wurden, für eine hohe Produktvielfalt – Stichwort Losgröße 1 – aus. Andererseits realisiert ein Robotersystem Aufgaben, die zuvor ausschließlich durch Menschen durchgeführt wurden, in einer gemeinsamen Mensch-Roboter Kollaboration. Moderne Robotersysteme stellen daher neue Universalwerkzeuge der digitalen Produktion dar und sichern damit, dass eine digitale Fabrik nicht nur als digitaler Zwilling eine reale Produktion beschreibt, sondern auch in produktiver Form die Vorteile der Digitalisierung durchgängig in die physische Produktion und Wertschöpfung entfaltet.“
Das Institut ROBOTICS verfügt neben einem breiten Spektrum an Expertisen im Fachbereich Robotik über eine state-of-the-art Infrastruktur mit über 500 m² Laborfläche zur Entwicklung zukunftsweisender Lösungen und unterstützt Sie in folgenden Anwendungsfällen:
- Roboterbasierte Produktionsprozesse: Robotertechnologie erfährt aktuell disruptive Technologiesprünge entlang mehrerer Basistechnologien. So kann ein Roboter zum Beispiel mittels moderner Sensorsysteme seine Umgebung sehend und fühlend erfassen und entsprechend reagieren. Handhabungsaufgaben in der Produktion sind nunmehr nicht mehr auf Einzelprodukte beschränkt, sondern können mittels innovativer Greiftechnologien eine Produktvielfalt manipulieren. Sensitive Roboterarme können Produktionsprozesse kraftgeführt realisieren oder vom Menschen durch Handführung erlernen. Mobile und stationär agierende Robotersysteme ermöglichen es darüber hinaus nicht nur die einzelnen Produktionsschritte, sondern die Produktion als Ganzes neu zu denken. ROBOTICS betrachtet daher die roboterbasierte Produktion gesamtheitlich, sowohl auf Einzelprozessbasis als auch in ihrer Gesamtheit als verwobenes System mit robotoerbasierten Produktionsprozessen und einer roboterunterstützten Intralogistik.
- Produktionsoptimierung: Eine roboterbasierte Produktion bietet einerseits die direkte Anbindung an die digitale Fabrik und andererseits eine Flexibilität in der Liniengestaltung. Diese erreicht zwar nicht die Flexibilität des Arbeiters in der Produktion, kann diesen aber in seiner Aufgabenausführung unterstützen. Die Optimierung einzelner Produktionsschritte, sowie die bestmögliche Koordination von Produktionsabläufen und der Kollaboration von Menschen und Roboter ermöglicht eine bestmögliche Nutzung der Produktionsressourcen. Eine durchgängige Digitalisierung durch Robotik ermöglicht die Anwendung moderner mathematischer Hilfsmittel und Methoden der Künstlichen Intelligenz zur optimalen Prozess- und Produktionsplanung und deren reaktiven Ausführung in einer sich ständig ändernden Produktionsumgebung.
- Physische- und Cyberphysische Robotersicherheit: Ein produktives Neben- und Miteinander von Menschen und Roboter in der Produktion erfordert die Sicherheit der Menschen in der direkten Arbeitsumgebung des Roboters. Dies erfordert eine entsprechende sicherheitsbewertete, hochzuverlässige und rücksichtsvolle Funktionalität des Roboters. Eine eingehende Überprüfung und messtechnische Verifikation der Sicherheitsfunktionalität bildet daher die Ausgangsbasis für diese produktive Koexistenz von Menschen und Roboter in der modernen Produktion. Das Prüfzentrum für Robotersicherheit (REL) des Instituts ROBOTICS bietet die nötige Unterstützung der Wirtschaft und Industrie für diese Grundvoraussetzung einer erfolgreichen Inverkehrbringung von modernen Robotersystemen. Die digitale Anbindung der Robotersysteme innerhalb der digitalen Fabrik stellt darüber hinaus auch eine Quelle für ungewünschtes Systemverhalten dar. Nicht autorisierte cyberphysische Systemzugriffe können dabei die Produktionsprozesse selbst aber auch das Sicherheitssystem zum Ziel haben. Die gesamtheitliche Betrachtung der Themen Safety & Security bei ROBOTICS bildet daher die perfekte Voraussetzung für eine sichere digitale Fabrik der Zukunft.