Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Automatisierte, vernetzte, robuste Werkzeuglogistik mittels Assistenzrobotik

Ziel der Forschungsarbeit ist es, die Automatisierungslücke in der Werkzeuglogistik durch den Einsatz mobiler Assistenzroboter zu schließen. Diese sollen ein benötigtes Werkzeug zum richtigen Zeitpunkt an die jeweilige Maschine liefern. Dadurch werden Zeiten für Beschaffungs- und Suchvorgänge von Werkzeugen reduziert, Stillstandszeiten minimiert sowie die Prozesssicherheit und die Verfügbarkeiten gesteigert. Zudem sollen Anbindungen an übergeordnete IT-Systeme vorgesehen werden, sodass einzelne Maschinen nach Priorisierung beliefert werden können und stets ersichtlich ist, wo sich wann welche Werkzeuge befinden. Darüber hinaus soll mit diesem System der Maschinenbediener durch eine Roboter-Kooperation unterstützt und damit die Produktivität der Gesamtanlage gesteigert werden.

Hierzu sollen auf Basis einer Problem- und Anforderungsanalyse aktuelle Schwachstellen und Optimierungspotenziale identifiziert und in der Konzeption des Gesamtsystems aus mobilem Assistenzroboter und IT-Steuerungssystem sowie dessen Integration in die bestehende IT-Landschaft berücksichtigt werden. Durch eine demonstratorische Umsetzung gilt es das Konzept hinsichtlich wirtschaftlicher und technischer Kriterien zu evaluieren.

Insbesondere kmU profitieren vom wirtschaftlichen Potenzial der Lösung, da diese aufgrund geringer Stückzahlen und großer Variantenvielfalt zahlreiche Werkzeugwechsel durchführen müssen. Das System kann flexibel und aufwandsarm an individuelle Anforderungen angepasst werden, wodurch Automatisierungslücken auch in kleineren Produktionssystemen und bei kmU unterschiedlicher Branchen geschlossen werden können. Dies ermöglicht eine höhere Ausbringungsmenge und günstigere Produkte bei gesteigerter Arbeitsqualität. Aus diesen Gründen kann die Automatisierung der Werkzeuglogistik mithilfe von Assistenzrobotik die Wettbewerbsfähigkeit von kmU langfristig erhöhen.

Ergebniszusammenfassung:

Die Prozesse der Werkzeuglogistik werden aktuell nahezu ausschließlich manuell verrichtet. Bei gleichzeitig steigenden Anforderungen an die Werkzeuglogistik stoßen diese inzwischen an ihre Grenzen. Dies äußert sich in Verzögerungen in der Werkzeugbereitstellung, was im schlimmsten Fall die Unterbrechung von Produktionsaufträgen zur Folge hat.

Vor diesem Hintergrund setzte sich das Forschungsvorhaben AutoWerk die Entwicklung eines Konzepts zur Automatisierung der Werkzeuglogistik zum Ziel, das die Leistungsfähigkeit der Werkzeugbereitstellung erhöht. Das Konzept beinhaltet die Befähigung mobiler Assistenzroboter, Werkzeuge selbständig an Fertigungsmaschinen bereitzustellen, beziehungsweise diese zurück in ein Werkzeuglager zu transportieren.

Zur Automatisierung der erforderlichen Transport- und Handhabungsprozesse mussten sowohl hardware- als auch softwareseitig neuartige Lösungen entwickelt werden. Auf Seiten des mobilen Roboters wurden unter anderem eine Möglichkeit zur automatisierten Konfiguration für unterschiedliche Werkzeugtypen und eine simulationsbasierte Zielposenplanung des Manipulators umgesetzt. Zur Planung und Steuerung der automatisierten Werkzeuglogistik wurde ein zentrales Leitsystem entwickelt, das auf Grundlage von Fertigungsaufträgen Transportaufträge für Werkzeuge ermittelt, optimiert und an die mobilen Roboter übermittelt. Außerdem stellt es eine Benutzeroberfläche zur Verfügung, über die Werkskräfte direkt und intuitiv mit dem System interagieren können.

Die einzelnen Elemente wurden anschließend implementiert und zu einem Gesamtsystem integriert. Dessen Funktionsfähigkeit und industrielles Potential konnte anhand einer demonstratorischen Umsetzung einer automatisierten Werkzeuglogistik bestätigt werden.

Die entwickelte Lösung ermöglicht es Unternehmen, ihre Werkzeuglogistik zu automatisieren und damit Fehler in der Werkzeugbereitstellung zu vermeiden. Das entwickelte Konzept ist dabei unabhängig von der Größe des Unternehmens einsetzbar.