Flexibles Montagekonzept durch autonome mechatronische Fertigungskomponenten (itsowl-FlexiMon)

Problemstellung
Im globalen Wettbewerb steht die Produktion am Standort Deutschland vor vielfältigen Herausforderungen: Um die Kosten zu reduzieren, müssen Unternehmen immer mehr automatisieren. Steigende Kundenansprüche machen gleichzeitig die Produktion von individualisierten Produkten in kleinen Mengen erforderlich. Dadurch ist eine Flexibilisierung der Produktionsprozesse notwendig. Es müssen anpassungsfähige Fertigungskomponenten entwickelt werden, die in unterschiedlichen Fertigungslinien effizient wiederverwendet werden können, ohne die Qualität und Prozesssicherheit zu beeinträchtigen. Dabei spielt das perfekte Zusammenspiel von Mensch und Maschine – die Mensch-Maschine-Interaktion – eine zentrale Rolle.

Projektziele
Ziel des Forschungsprojekts itsOWL-FlexiMon war die Entwicklung eines integrierten Konzepts für eine flexible Montage, in dem neuartige Verfahren und Methoden der Mensch-Maschine Interaktion, des maschinellen Lernens und der Automatisierungstechnik integriert werden. Flexible mechatronische Komponenten konnten dabei in Fertigungslinien dynamisch kombiniert werden, ohne dass eine manuelle Programmierung vor Ort erforderlich ist.

Vorgehensweise
Dazu erfolgte im ersten Schritt eine Anforderungsanalyse, bei der der autonome Betrieb der einzelnen Fertigungskomponenten, die Mensch-Maschine Schnittstelle und die Verzahnung der Anlagensteuerung mit maschinellen Lernverfahren untersucht wurden. Auf dieser Grundlage wurde ein Konzept zur flexiblen Steuerung und Integration von Software erarbeitet. Es wurden Interaktionsstrategien entwickelt, um Fehler einfach über die Mensch-Maschine Schnittstelle beschreibbar zu machen. Algorithmen des maschinellen Lernens sorgten für eine eigenständige Anpassung der Steuerung der Fertigungskomponenten. In dem Projekt wurde auf Ergebnisse der Querschnittsprojekte „Selbstoptimierung“ und „Mensch-Maschine-Interaktion“ zurückgegriffen. Die Ergebnisse wurden durch den Aufbau einer industrienahen Referenzumgebung sowie den Vergleich mit einer laufenden Produktionsumgebung überprüft und anschließend umgesetzt.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch das Projekt wurde die Flexibilität, Benutzerfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit von Fertigungsprozessen wesentlich verbessert, ohne die Qualität und Prozesssicherheit zu beeinträchtigen. So wurde beispielsweise erwartet, dass die Kosten für die Inbetriebnahme der Fertigungslinien vor Ort um bis zu 30 % reduziert werden können. Der Ansatz der flexiblen Fertigungskomponenten war beispielhaft und könnte auf zahlreiche weitere Unternehmen des produzierenden Gewerbes, z. B. aus dem Maschinenbau, der Elektroindustrie und der Automobilzulieferindustrie, übertragen werden. So wurde ein wichtiger Beitrag geleistet, dass Produktion am Standort Deutschland wettbewerbsfähig bleibt.

• HARTING Stiftung & Co. KG
• Universität Bielefeld