Assistenzsysteme in Industrie 4.0: Impulse für OWL aus Lemgo

Komplexität der industriellen Anlagen kann durch Assistenzsysteme in Form von Augmented Reality deutlich reduziert werden.
Alle relevanten Produktions- und Anlagendaten vor Augen: Die Konfiguration, die Wartung und der Betrieb von Maschinen und Anlagen wird durch Augmented Reality revolutioniert. (Foto: Fraunhofer IOSB-INA)

Bad Salzuflen / Lemgo. Auf der diesjährigen FMB Zuliefermesse Maschinenbau präsentieren die Lemgoer Forschungsinstitute Fraunhofer IOSB-INA und Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) der Hochschule OWL neueste Innovationen aus ihren Forschungslaboren: Gemeinsam demonstrieren sie am M2Assist mehrere Assistenzsysteme für manuelle Montageprozesse, wie AR- Brillen, Werkzeug-Tracking oder Remotezugriffe. Für die Lemgoer Wissenschaftler sind computergestützte Assistenzsysteme der Schlüssel, um die steigende Komplexität der industriellen Anlagen zu reduzieren und gleichzeitig den Menschen im Produktionsumfeld zu unterstützen.

Industrie 4.0 unterstützt die variantenreiche Produktion und kundenindividuelle Massenfertigung. Um der nachgefragten Sortenvielfalt in kürzer werdenden Produktlebenszyklen entsprechen und Produktionskosten minimieren zu können, gewinnen hochmoderne Lösungen der manuellen Montage zunehmend an Bedeutung. Intelligente Assistenzsysteme stellen die Kompetenz des Werkers in den Mittelpunkt einer wandlungsfähigen Montageumgebung: Indem er optimal unterstützt und durch intelligente Automatisierung entlastet wird, gewinnt sein Arbeitsplatz zukünftig bei steigenden Qualitäts- und Taktanforderungen an Bedeutung. Möglich wird dies durch modernste Verfahren maschinellen Sehens, welche die Vorgänge des Werkers beobachten und anonymisiert erkennen, in welchem Arbeitsschritt er sich befindet, um eine individuelle und situationsbezogene Unterstützung zu ermöglichen.

Personalisierte, intelligente Assistenz

Mit hochmodernen Verfahren des maschinellen Sehens statten die Lemgoer Forschungsinstitute Produktionssysteme mit der Fähigkeit aus, wahrzunehmen, welche Person sie bei welcher Aufgabe unterstützen können. Es erkennt, wohin die Mitarbeiter greifen, mit welchem Werkzeug sie arbeiten und ob sie die richtigen Teile entnehmen. Dies ermöglicht eine Erkennung von Abweichungen im Herstellungsprozess und sichert die Qualität der Produkte. Insbesondere in der Montage variantenreicher Produkte können durch Assistenzsysteme die wahrgenommene Komplexität verringert und die Anlernzeiten neuer Mitarbeiter reduziert werden.

Assistenz in der Manuellen Montage

In der Demonstrationsplattform M2-Assist wird die Erfassung mit innovativen Assistenzfunktionen verknüpft, um den Werker in seinem Arbeitsumfeld gezielt und möglichst effizient zu unterstützen. Im Fokus steht eine adaptive Benutzerschnittstelle, die direkt auf den Arbeitstisch oder entsprechende Objekte projiziert wird und mit intuitiven Zeige- und Handgesten bedient werden kann. 3D-Kameras um den Arbeitsplatz herum erfassen dabei den Werker und dessen Armbewegungen sowie den Arbeitsraum und alle sich darin befindenden Objekte, wie etwa Materialkisten. Zudem wird das Werkzeug im Einsatz dokumentiert und Verschraubpositionen automatisch bestätigt und protokolliert. Durch das Erkennen von Greifbewegungen in die Materialkisten werden Montagesequenzen wiedererkannt und der Füllstand der jeweiligen Kisten nachvollzogen, sodass bei einem entsprechend vorliegenden Materialbedarf die Produktion fehlender Bauteile an einem integrierten 3D-Drucker automatisch initiiert werden kann.

Standortübergreifende Assistenz

Für die standortverteilte Produktion setzt M2-Assist auf eine vernetzte Assistenz, die ortsunabhängig Montageplätze miteinander verbindet. Dazu wird der Datenaustausch zwischen den unterschiedlichen Komponenten des Produktionssystems mittels der Industrie 4.0-Standards AutomationML und OPC UA implementiert. Zudem unterstützen die Standards die kooperative Zuarbeit zwischen zwei Arbeitsplätzen: In einem Augmented Reality-basierten Videokonferenzmodus können sich ortsentfernte Monteure im Bedarfsfall einander zuschalten und aus den verschiedenen Kameraperspektiven im Arbeitsumfeld des fremden Montageprozesses agieren.

Warum Assistenzsysteme?

Das werden sich viele mittelständische Unternehmer, die sich bisher keine Anwendungsmöglichkeiten in den eigenen Prozessen vorstellen können, fragen. Geht es nach den Lemgoer Forschern, liegen die Vorteile in der hohen Individualisierbarkeit ihrer Lösungen – denn abgeschlossene, am Markt erhältliche Hardware bietet für den einzelnen Betrieb und seine speziellen Anforderungen selten einen Mehrwert bei hohen Anschaffungskosten. Assistenzsysteme, die Schnittstellen der Maschinen zum Menschen, müssen aber gerade im Produktionsumfeld an den Arbeitsalltag angepasst und auf die Bedürfnisse der Menschen in den Betrieben maßgeschneidert werden. Dann ergeben sich im Wesentlichen fünf Kernvorteile der „Arbeit 4.0“:

1. geringe Fehlerraten
2. geringer Einarbeitungszeiten
3. Erhöhung der Prozess- und Produktionsqualität
4. Erhöhung der Arbeitssicherheit
5. Verbesserung der Ergonomie

www.fraunhofer-owl.de

Veröffentlicht von

Sascha Brinkdöpke

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