Als nächste Entwicklungsstufe des Internets im dreidimensionalen Raum sollen physische und virtuelle Welten in bisher nicht gekannter Weise miteinander verschmelzen. Die dadurch ermöglichten neuen Formen sozialer Interaktion und wirtschaftlicher Transaktionen eröffnen Potenziale für innovative Geschäftsmodelle und neue Formen kollaborativer Wertschöpfung. Doch wie können sich insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen in Baden-Württemberg auf diese Entwicklungen einstellen? Gemeinsam mit 30 Unternehmen aus verschiedenen Branchen wurde das Thema in einer Studie unter die Lupe genommen.

Die Informationsverfügbarkeit hat sich in den letzten Jahrzehnten – auch aufgrund der Digitalen Transformation – gravierend verändert. Das Gute daran: In Echtzeit liegen Produktions- und Prozessdaten zur Einsicht vor und können direkten Einfluss auf den laufenden Fabrikbetrieb haben. Die Herausforderung dabei: eine sinnvolle Interpretation vorzunehmen. Denn Studien zeigen: Je mehr Informationen vorliegen, umso schwieriger tut man sich damit, Entscheidungen zu treffen. Hier einen klaren Filter zu setzen und aus 200 Seiten Report ein übersichtliches und intuitiv bedienbares Dashboard zu konfigurieren, ist eine der Aufgaben des neu gebildeten Teams am Fraunhofer IPA. Denn nur so können Unternehmen im Arbeitsalltag schnell und kompetent die richtigen Entscheidungen treffen.

Unternehmen werden grüne Energie zukünftig nicht nur flexibel nutzen können, sondern auch müssen, um ihre Kosten wettbewerbsfähig zu halten sowie einen entscheidenden Beitrag zum zukünftigen Energiesystem zu leisten. Dafür braucht es intelligente Lösungen, die bereits heute vom KMU bis zum Großkonzern in enger Zusammenarbeit mit der Forschung entwickelt und umgesetzt werden. Die Kooperation der Mercedes-Benz Group AG mit dem Fraunhofer IPA zeigt im Rahmen des Forschungsprojektes SynErgie (https://synergie-projekt.de/) eindrücklich, wie Theorie in die Praxis überführt werden kann. Am Beispiel der Factory 56, der modernsten Montagehalle des Automobilherstellers in Sindelfingen, wird deutlich, dass insbesondere die Vernetzung bestehender und neuer energieflexibler Technologien sowie die intelligente Automatisierung des Fabrikbetriebs entscheidende Schritte sein werden.

Industrieunternehmen suchen heute vermehrt nach intelligenten Lösungen für zukünftige Produkte und Services, vernetzte Wertschöpfungsketten und neue Formen der Kunden- und Mitarbeiter-Interaktion. Robotic Process Automation, kurz RPA, beispielsweise unterstützt menschliche Arbeit durch softwarebasierte Roboter (Bots). Dabei sind Bots in der Lage, zu sehen, zu bewerten und autonom Entscheidungen zu treffen. Das Fraunhofer IPA und UiPath kooperieren in diesem Feld und verbinden Domainexpertise in der Produktionsautomatisierung und Expertise in der Entwicklung von RPA-Software. Aktuelle Anwendungsfälle in Reinraum- und Laborumgebungen zeigen die hohen Nutzenvorteile.

Die »Vision Zero« – eine ganz leere Kiste bei Griff-in-die-Kiste-Anwendungen – ist das Ziel. Dank Künstlicher Intelligenz wird daraus Realität. Eine Realität, die für viele Branchen einen großen Nutzen stiftet und die Industriearbeit in Summe erleichtert. Maschinelle Lernverfahren wie neuronale Netze helfen dabei, auch schwierige Objektgeometrien robust zu handhaben. Um Bauteile richtig erkennen zu können, muss der Algorithmus diese bereits hundertfach gesehen haben und wird in Simulationen trainiert. »In unserer Vorlaufforschung entwickle ich Dinge, die vorher noch niemand gemacht hat. Gleichzeitig steht unsere Arbeit immer im direkten Bezug zum Kunden, zu seinen Anforderungen und Rahmenbedingungen«, verrät Marius Moosmann.

Der Wertstrom, englisch: Value Stream, umfasst alle Aktivitäten, sprich die Gesamtheit aller wertschöpfenden und nicht-wertschöpfenden Geschäftsprozesse, die notwendig sind, um ein Produkt beziehungsweise eine Dienstleistung herzustellen. Produktionsverantwortliche auf der ganzen Welt werden durch ihn aktiv im Tagesgeschäft unterstützt, u.a. bei der Anomalieerkennung, Bestandsreduktion und Durchlaufzeitoptimierung. Durch die Digitalisierung des Wertstroms können nunmehr alle Daten in Echtzeit erfasst werden. Die gesamte Produktion wird nicht selektiv, sondern vollständig über Sensoren erfasst und dadurch empirisch genau berechenbar. Die Vorteile liegen klar auf der Hand. Kein Wunder, dass diese klassischerweise analoge Methode bereits digital auf dem Siegeszug ist.

Künstliche Intelligenz und Robotik sind Themen, die man als »Hype« bezeichnen könnte. Sie sind in aller Munde. Die neunte Folge unseres Podcasts behandelt das Zusammenspiel von beiden. Entsprechend den zwei Themensträngen sind auch zwei Gesprächspartner zu Gast: Professor Marco Huber gibt Einblicke in das Thema KI, ordnet es fachlich ein und beschreibt Anwendungsmöglichkeiten und Mehrwerte, aber auch noch bestehende Hürden von KI im Produktionsumfeld. Ein wichtiges Thema ist hier die Erklärbarkeit maschineller Lernverfahren, für die Huber und sein Team Lösungen entwickeln. Arik Lämmle informiert über das Thema Montageautomatisierung mit Robotern, warum KI deren Programmierung deutlich erleichtern kann und wie es dank maschinellem Lernen möglich wird, dass ein Roboter sich selbst Prozessschritte beibringt.

Die gute Nachricht: Roboter sind so günstig wie nie bei gleichzeitiger Leistungssteigerung. Die schlechte Nachricht: 80 Prozent der Kosten werden immer noch für die jeweils individuelle Systemintegration fällig. Dieses »Bottleneck« gilt es mit pfiffigen Open-Source-Ansätzen und intuitiven, simplen Lösungen für jedermann zu schließen. Vier Trends spielen dabei in die Karten: der Einsatz von Künstlicher Intelligenz und Digitalisierung, die Demokratisierung der Robotik, die Automatisierung der Automatisierung und der Einsatz von Mensch-Roboter-Kollaboration. Ein systemischer Ansatz aus Potenzialanalyse, Konzeption, Machbarkeitsuntersuchung und Realisierung hilft dabei, das Ganze auf Shopfloor-Ebene zu operationalisieren.

Warum Reinheit für die Industrie so wichtig ist und wie sie konkret angewendet wird, lässt sich am besten über anschauliche Anwendungsfälle zeigen. Drei davon werden in dieser Podcastfolge beleuchtet. Erstens: Das Projekt Healthy Air Initiative, ein Forschungs- und Beratungsprogramm für gesunde Raumluft. Relevant im Umgang mit Virenpandemien. Zweitens: Gute Herstellungspraxis, auf Englisch Good Manufacturing Practice. Relevant u.a. für die Pharmaindustrie und deren Impfstoffproduktion. Und drittens: Saubere und trockene Produktionsumgebungen für Halbleiter, Batterien und schon bald die Bewerbung der Wasserstofftauglichkeit.

Gast: Dr. Kai Pfeiffer, Gruppenleiter Servicerobotik für Industrie und Gewerbe der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme

 

Nicht nur in der Logistikbranche stehen Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) hoch im Kurs. Auch in den Produktionshallen von Automobilherstellern und auf den Äckern von Landwirten kommen die digital vernetzten Helfer zum Einsatz. Autonome mobile Roboter (AMR), die historisch gesehen der mobilen Robotik entstammen, haben ihren Fokus eher auf der Fahrzeugtechnik. Was beide Technologien verbindet: die Zielvision. Hardware und Software in Einklang zu bringen, für noch mehr Robustheit, Sicherheit und Geschwindigkeit. Genau hier setzt die Wissenschaftscommunity in gemeinsamen Projekten mit Partnern aus der Industrie an. Neuester Clou: Die Erarbeitung eines Autonomieleitfadens, der Vor- und Nachteile verschiedener Funktionen aufzeigt und passende Autonomiegrade für individuelle Anwendungsfälle wiedergibt.