Montage

In der industriellen Montage arbeitet der Mensch dank Werkerassistenz immer enger mit Maschinen zusammen. Doch trotz ihres großen Potenzials ist die Implementierung digitaler Systeme zeitaufwendig, was hohe Schulungsanforderungen mit sich bringt. Vor allem kleine und mittlere Unternehmen stoßen hier an Grenzen. Ein neu entwickeltes Einrichtungssystem soll die Einführung und Nutzung solcher Montageassistenzsysteme erleichtern und ihre Akzeptanz erhöhen.

Um Marktanforderungen zu erfüllen, müssen Unternehmen ihre Flexibilität steigern und hohe Produktvielfalt anbieten. In der Montage erfordert dies eine große Anzahl von Spezialmaschinen, was zu hohem Investitions- und Platzbedarf führt. Dieser Beitrag stellt ein Konzept für eine modulare, rekonfigurierbare Montagestation, die um Module mit unterschiedlichen Fähigkeiten erweitert werden kann, vor. Es wird gezeigt, wie ein derartiges System im RAMI4.0-Modell zu verorten ist und welche Anforderungen an die Veränderbarkeit auf verschiedenen Produktionsebenen zu erfüllen sind.

Intelligente Assistenzsysteme unterstützen die Mitarbeiter in der Produktion und erhöhen die Effizienz durch das Einblenden von situationsbasierten Aufgabeninformationen. Im Projekt Advanced Robot Assistance Solution (ARAS) im Rahmen des Kuka Innovation Awards 2021 wurde eine Assistenztechnologie entwickelt, um automatisiert Roboterprogramme für Montageabläufe zu generieren. Durch innovative Mensch-Maschine-Schnittstellen werden Montageschritte per maschinellem Lernen erkannt und in ausführbare Programme für Industrieroboter übersetzt. Dadurch können roboterbasierte Montageprozesse innerhalb von Minuten auf neue Produkte angepasst werden, ohne dass die Mitarbeiter über Kenntnisse des Programmierens oder der Robotik verfügen müssen. Ein Mitarbeiter muss den Montageprozess nur einmal vormachen. Das ARAS-System ermöglicht die kosten- und zeiteffiziente Integration und Adaption von Industrierobotern in der Montage für große und mittelständische Unternehmen.

Trotz steigender Automatisierung stellt der Mensch weiterhin einen zentralen Produktivitätsfaktor in der industriellen Montage dar. Zur Unterstützung der Mitarbeiter werden Montageassistenzsysteme eingesetzt. Dieser Beitrag stellt ein neuartiges Assistenzsystem vor, welches neben prozessbezogener Assistenz auch menschzentrierte Funktionalitäten umsetzt. Zudem wird eine Evaluationssystematik auf Basis von prozessorientierten und mitarbeiterorientierten Parametern vorgestellt. Ausgangspunkt der Forschung stellt die Analyse des Stands der Technik auf Basis einer Marktanalyse von Montageassistenzsystemen dar.

Der Beitrag stellt Gestaltungsansätze und Methoden für die Implementierung adaptiver Assistenzsysteme vor und zeigt auf, welchen Einfluss die unterschiedlichen betrieblichen Rollen auf die Gestaltung von Assistenzsystemen haben. Eine nutzeradaptive und kontextsensitive Gestaltung ermöglicht die Anpassung der Inhalte und der Darstellung an die Erfordernisse des Nutzers und an die zu unterstützende Arbeitsaufgabe. Es wird eine Systematik vorgestellt, die diese Gestaltungsdimensionen anhand von persönlichkeits- und tätigkeitsbezogenen Kategorien aufzeigt und als unterstützendes Werkzeug bei der Planung und Einführung von Assistenzsystemen genutzt werden kann. Diese Systematik wird ergänzt durch Gestaltungsdimensionen eines Assistenzsystems, die sowohl die Technologieauswahl als auch die Technologiegestaltung berücksichtigen.

Bei Mensch-Roboter-Kollaborationen (MRK), in denen der Mitarbeiter direkt neben dem Roboter arbeitet - wie es bei Anwendungsfällen in der bisher rein manuellen Montage häufig der Fall ist - ist die Wirtschaftlichkeit häufig nur schwer darstellbar. Daher ist bei der Gestaltung von MRK-Anwendungen in der Montage bereits in der ersten Planungsphase der Fokus auf die Sicherstellung der Wirtschaftlichkeit zu legen. Im Forschungsprojekt ROKOKO wurden dazu drei Hinweise für eine wirtschaftliche Gestaltung eines MRK-Anwendungsfalles gewonnen: Erstens die Wirtschaftlichkeit bereits in früher Projektphase überprüfen, zweitens den Kollaborationsgrad möglichst geringhalten und drittens dem Roboter möglichst gleichartige Aufgaben geben. Bei der frühen Überprüfung der Wirtschaftlichkeit hilft eine aus Erfahrungswerten aufgestellte, einfache Kalkulationstabelle mit hinterlegten Kostenbausteinen, mit der sich - in Abhängigkeit vom Komplexitätsgrad des Anwendungsfalles - eine erste ...

Kurze Produktlebenszyklen, kundenindividuelle Produkte, große Variantenvielfalt und hohe Flexibilität: Produzierende Unternehmen stehen vor der Herausforderung, dass ihre Produktionssysteme stetig steigenden Anforderungen genügen und die Unternehmen gleichzeitig die resultierende, gestiegene Komplexität beherrschen müssen. Klassische, verkettete Produktionssysteme stoßen dabei zunehmend an ihre Grenzen. Das Fraunhofer IPT und das WZL der RWTH Aachen erforschen und entwickeln daher im Forschungsprojekt freeMoVe gemeinsam mit der ZF Friedrichshafen AG und weiteren führenden Industrieunternehmen eine neue Montageorganisationsform, die sogenannte frei verkettete Montage. Der Beitrag beschreibt die lang- und mittelfristige Auftragsplanung sowie die kurzfristige Informationsbereitstellung innerhalb der neuen Montageorganisationsform.

Die Produktion in kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) findet oft im Rahmen von Kleinserien oder sogar Einzelfertigung statt. Um diese KMU durch Roboter-basierte Automatisierung zu unterstützen, bedarf es eines Umdenkens in der Ausgestaltung der Bedienkonzepte. In diesen Anwendungsszenarien gewinnt die effiziente Programmierung und Adaption enorm an Stellenwert. Zudem muss das benötigte Vorwissen im Umgang mit Robotern soweit reduziert werden, dass Facharbeiter ohne großen Ausbildungsaufwand Robotersysteme selbst bedienen können. In diesem Beitrag stellen wir einen wissensbasierten Ansatz vor, der die genannten Herausforderungen behandelt.

Automatisierung mit Industrierobotern ist bisher vor allem für die Großserienproduktion attraktiv. Für Unternehmen mit kleineren Produktionsgrößen bis hin zur Einzelstückfertigung sind die verfügbaren Automatisierungslösungen oft nicht rentabel, da die Anschaffung teuer, die Lösung unflexibel und eine Umrüstung zeitaufwendig sein kann. Im EU-geförderten Projekt SMErobotics entwickelt deshalb ein Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern eine neue Generation von vielseitigen, einfach und schnell anpassbaren Robotersystemen, die auch in kleineren Unternehmen kosteneffektiv den Durchsatz und die Qualität steigern können. Unter Einbindung von Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), einfacher Programmierung, intelligenter Fehlerbehandlung und anderen typischen Schlüsseltechnologien der Industrie 4.0 soll eine moderne robotergestützte Industrieautomatisierung mit flexibler, kundenorientierter Produktionsweise entstehen. Der Beitrag zeigt die aktuellen Ergebnisse des ...