Digitalisierung in der Automatisierungstechnik

Muster in der Datenmasse erkennen

Gefahrlose Kollaboration zwischen Mensch und Roboter, selbstorganisierende Regalsysteme sowie Energieverbrauchsmessungen übers Tablet sind im Bereich Digitalisierung drei beispielhafte Entwicklungen des Maschinen- und Anlagenbauers Schnaithmann.

Anlage von Schnaithmann bei der Montage. (Foto: Gesamtmetall/P. Junker)

„Industrie 4.0“: Kein Begriff erregt die Debatte über die Zukunft der Produktion mehr als die digitale Vernetzung. Doch die Kompetenz, unterschiedliche Systeme miteinander zu verbinden, besitzt Schnaithmann schon länger. „Durch das Internet haben wir heute nur viel mehr Möglichkeiten, vorhandene Daten sinnvoll zusammenzubringen“, sagt Volker Sieber, Entwicklungsleiter bei Schnaithmann. Sensoren, die Daten liefern, sind bei Schnaithmann nichts Neues. Vieles davon sei aber bisher „versandet“. Diese Daten fortan besser nutzbar zu machen, zählt zu den Aufgaben des Maschinenbau-Ingenieurs Sieber.

Mit seinem Team arbeitet er derzeit an der Überwindung fixer Regalsysteme in Fertigungslinien: mit Hilfe einzelner Würfel, sogenannter Cubes, die sich um 90 Grad drehen lassen und daher quasi in alle Richtungen beweglich sind. Vergleichbar mit einem Schiebepuzzle können sich die Kunststoffbehälter darauf selbständig fortbewegen und anordnen. Jeder Behälter ist mit einem Barcode oder RFID-Tag ausgestattet. Per WLAN oder Bluetooth können sie auch untereinander kommunizieren, egal wo sie in einer Fabrik gerade stehen. Größe, Sprache oder spezifische Eigenheiten des Werkers kann das System ebenfalls erkennen. Wenn sich etwa jemand den rechten Arm gebrochen hat, laufen die Kunststoffbehälter automatisch alle auf die linke Seite. Das Ganze wird kombiniert mit einer intelligenten Kamera, die erkennt, wenn Kisten leer sind und dann Waren selbständig im Lager nachbestellt. Die Kisten begeben sich hierauf automatisch in eine günstige Abholposition für einen mobilen Transportroboter, der wiederum selbständig für Nachschub sorgt.

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Letztlich soll dadurch ein „autarkes, selbstkonfigurierendes Regelsystem“ entstehen, erläutert Sieber. Kaum ein menschlicher Eingriff sei für die Organisation mehr nötig. Außer natürlich zur Kontrolle, denn „auf solche Systeme würde ich mich nie blind verlassen.“ Vor rund zehn Jahren habe sich das Verhältnis gedreht, erklärt Sieber. War bis dahin der industrielle Bereich stets führend, so hat seitdem der Konsumenten-Bereich im Bereich digitaler Innovation die Nase vorn. Heute lernt die Industrie von digitalen Anwendungen, die Verbraucher längst von zu Hause kennen – und überträgt sie in die Fabrik. Die Technik sei inzwischen vergleichsweise billig zu haben. Dafür werde die Produktion aber auch softwarelastiger und letztlich anfälliger. Big Data, also die gesteigerte Datenmenge an sich, ist heute nicht mehr das Problem: „Entscheidend ist es, Muster zu erkennen.“

Die Vernetzung findet bei Schnaithmann nicht nur im Hause statt, sondern auch horizontal über die Lieferkette: „Verlässliche Partnerschaften in der Industrie werden immer wichtiger.“ Etwa bei der Kollaboration zwischen Mensch und Roboter. Schnaithmann kooperiert in diesem Bereich mit dem Augsburger Roboterhersteller Kuka. Ziel ist es hier, die Sicherheit im Umgang mit den immer intelligenteren Maschinen zu gewährleisten. „Gefahren für den Menschen müssen ausgeschlossen werden“, erklärt Nicole Reetz. Die 24-jährige Maschinenbauerin hat ihre Bachelorarbeit bei Schnaithmann geschrieben und hat sich dabei intensiv mit dem Thema beschäftigt. „Der Roboter erkennt von selbst, wie viel Kraft er für eine Aufgabe benötigt und ob ihm ein Mensch dabei in die Quere kommt.“ Schutzabstand oder eine spezielle Schutzvorrichtung sind dann nicht mehr nötig. Und auch wenn Teile nicht richtig positioniert werden, weiß die Maschine, wie sie diese richtig zu positionieren hat. In der Produktion kommt das System bereits beim Bau von Lenkassistenzhilfen zum Einsatz. Für den großflächigen Einsatz ist die Entwicklung allerdings noch nicht ausgereift genug.

Volker Sieber, Entwicklungsleiter bei Schnaithmann. (Bild: Schnaithmann)

Ebenfalls in der Testphase befindet sich bei Schnaithmann aktuell ein Messsystem für Energieeffizienz. Dabei liest ein System die Parameter von Pneumatikzylindern und ermittelt deren Verbrauch. Am Ende sollen die Werte bequem über einen Tablet-PC ablesbar und steuerbar sein. „Luft“, sagt Sieber, „ist schließlich nicht nur ein teures Gut, sondern auch streng nicht-linear.“ Was bedeutet, dass der Verbrauch an fünf gleichen Zylindern nicht automatisch gleich groß sein muss. Mit der digitalen Messung lassen sich somit nicht nur Fehler in der Produktion erkennen. Letztlich soll das Projekt auch dabei helfen, Energiekosten einzusparen. Ein „ziemlich ambitioniertes Ziel“ nennt das der Software-Entwickler Michael Dietz. Zumal die Sicht- und Denkweisen von Maschinenbauern und Informatikern gänzlich verschieden seien: „Da müssen sich Welten aufeinander zu bewegen.“ Im günstigsten Fall entstünden daraus am Ende aber „gesunde Synergien“. Die Arbeitswelt wird sich durch die zunehmende Vernetzung jedenfalls gehörig wandeln. Einfache Tätigkeiten werden wegfallen. Die Industriefertigung wird softwarelastiger sein. Arbeitszeiten werden flexibler zu gestalten sein. Sieber sieht aber vor allem die Chancen der Entwicklung: „Für qualifizierte Arbeitskräfte eröffnen sich neue Möglichkeiten.“

pb

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