Industrie 4.0: Die neuen Regeln der Daten-Ära

INTERNET DER DINGE

Industrie 4.0: Die neuen Regeln der Daten-Ära

Das Internet der Dinge: Was Ende der Neunziger Jahre als Vision eines allgegenwärtigen Computereinsatzes begann, ist auch knapp 20 Jahre später noch eines der beherrschenden Themen unserer Gesellschaft. Intelligenz, Vernetzung und Produktion sind dabei wichtige Schlüsselfaktoren.

Industrie 4.0
Alles ist vernetzt im Internet der Dinge. (Bild: Schneider electric)

Wie kaum ein anderes Schlagwort steht die digitale Transformation mit ihrem Fokus auf intelligentem Datenmanagement für Umsatzerlöse in Milliardenhöhe, Innovation und Ressourcenschonung.

Das Prinzip: Mittels intelligenter Sensorik kommunizieren im Internet der Dinge sogenannte Smart Objects untereinander und erfassen laufend Daten, dank derer wir unser Leben besser planen und Prozesse optimieren können. 50 Milliarden vernetzte Geräte – Dinge – sollen schon in fünf Jahren Zeit, Geld und unsere natürlichen Ressourcen schonen.

Vor allem in der Industrie ist der digitale Optimismus groß. Die Bundesregierung spricht von einer vierten industriellen Revolution – und erhofft sich bis 2020 durch den intelligenten Informationsaustausch in der Industrie 4.0 ein zusätzliches volkswirtschaftliches Wachstum in Höhe von 153 Milliarden Euro.

Das Öl des 21. Jahrhunderts

„Daten sind das Öl des 21. Jahrhunderts, und Datenanalyse der Verbrennungsmotor“ wird Peter Sondergaard, Executive Vice President of Research beim Marktforschungsunternehmen Gartner zitiert. Während Sondergaards‘ Metapher auf den ersten Blick alles andere als nachhaltig klingt, ist das Thema Internet der Dinge in punkto Ressourcenschonung von höchster Bedeutung. Experten sprechen von einer neuen Welle der digitalen Transformation, die uns hilft, brandaktuelle Herausforderungen  wie ein effizientes und nachhaltiges Energiemanagement global zu meistern. Damit wird die Datenanalyse zum wahrscheinlich grünsten Verbrennungsmotor, den die Welt je gesehen hat – und das gleich auf mehreren Ebenen.

Flexible Arbeitsumgebungen fordern neue Lösungen

In modernen Arbeitsumgebungen ist das Internet der Dinge heute nicht mehr wegzudenken. Schließlich verliert in Zeiten der Globalisierung die Standortbindung immer stärker an Relevanz. Wir arbeiten mobiler denn je, haben oft mehrere Endgeräte gleichzeitig im Einsatz. Menschen finden sich in virtuellen Teams zusammen, um via modernster Kommunikations- und Kollaborationslösungen gemeinsam Lösungsansätze zu erarbeiten. Der durch gezielte Vernetzung und Automatisierung geschaffene flexible Gestaltungsfreiraum der eigenen Produktivität steigert dabei nicht nur die Effizienz und Motivation der Mitarbeiter, sondern macht auch den Ressourceneinsatz besser planbar.

Kein Wunder, dass Unternehmen den Ausbau von IoT-Lösungen (Internet of Things) im Rahmen ihrer Mobilitätsstrategie stetig vorantreiben. In einer aktuellen Studie im Auftrag von Schneider Electric gaben zwei Drittel aller befragten Unternehmen an, in den kommenden Jahren in diesen Bereich konkret investieren zu wollen.

Das Ziel ist dabei nicht nur eine verbesserte Analyse des Kundenverhaltens und damit eine Optimierung der Serviceleistung, sondern vor allem eine nachhaltig optimierte Wertschöpfungskette. Auch Länder und Kommunen sind durch eine sukzessive Versmartung ihrer Infrastruktur mittlerweile in der Lage, aufbauend auf existierenden Technologien neue Geschäftsmodelle zu entwickeln, ohne das Rad dabei vollkommen neu erfinden zu müssen.

IoT für mehr Nachhaltigkeit und Ressourcenschutz

Was die meisten Geschäftsmodelle eint, ist ihr Fokus auf Energieeffizienz und Nachhaltigkeit durch die Aggregation von Daten. Nach Angaben des Bundesumweltamtes zählen für jede und jeden Fünften in Deutschland Umwelt- und Klimaschutz zu den wichtigsten Herausforderungen, denen sich die Bundesrepublik aktuell gegenübersieht. Mit der Stärkung des Umweltbewusstseins in der Öffentlichkeit geht auch eine Sensibilisierung von Herstellern und Verbrauchern für das Thema Energieverbrauch in der IT und Industrie einher – Stichwort Green IT.

Vom papierlosen Büro über Videokonferenzen, Home Office, Online-Bestellungen, Online-Trainings bis hin zu Smart Home und Energie-Management (z.B. Home-Automation) – überall sehen wir zunehmend die Etablierung von Prozessen, die die natürlichen Ressourcen schonen und dem Umweltschutz dienen. Ein Bericht der Boston Consulting Group ergab, dass IoT-basierte Klimaschutzstrategien den globalen Klimawandel bis zum Jahr 2020 um 16,5 Prozent im Vergleich zu den laufenden Anstrengungen reduzieren könnten.

Daten zum Leben erwecken

So sollen innovative Lösungen – vom Smart Home bis hin zum intelligenten Gebäudemanagement – in allen industriellen Zweigen in Zukunft helfen, Energie einzusparen und mithilfe intelligenter Datengenerierung Prozesse nachhaltig zu optimieren. Die intelligente Vernetzung spielt dabei eine wichtige Rolle, indem sie in der Industrie 4.0 Energieeffizienz, eine bessere Auslastung der Produktionsmaschinerie, smarte Prozesse sowie eine stärkere, automatisierungsbedingte Risikominimierung ermöglicht.

Schneider Electric ist optimistisch: So könnten kleine und mittelständische Unternehmen mehr als 20 Millionen Energiedatenpunkte aus Kosten- und Verbrauchsinformationen, Nachhaltigkeitsindikatoren und Effizienzkennzahlen in einem einzigen Jahr generieren und auswerten. Der Spezialist im Bereich Energiemanagement und Automatisierung empfiehlt Unternehmen eine Cloud-basierte Plattform zur Bereitstellung von Nachhaltigkeitskennzahlen, Gebäudeinformationen und Daten in Echtzeit, um einen souveränen Überblick über Leistungsfähigkeit und Nachhaltigkeit zu erhalten und unkompliziert mit internen und externen Stakeholdern teilen zu können. Das kann entscheidende Wettbewerbsvorteile sichern, denn die Experten sind überzeugt: Nur Unternehmen, denen es gelingt, ihre Daten zum Leben zu erwecken, punkten mit Effizienz und Nachhaltigkeit und können sich so langfristig marktführend etablieren.

 

Originaltext FAZ.net

 

 

 

 

 

 

 

Effiziente Kollaboration von Kuka


Effiziente Kollaboration

Originaltext Automationspraxis
2. Oktober 2017

Kollaborativer Roboter
Effiziente Kollaboration mit dem LBR iiwa
Bild: Kuka

 

Unter dem Motto „Hello Industrie 4.0 – adding HRC value to your production“ verdeutlicht Kuka, wohin die Reise in der Mensch-Roboter-Kollaboration geht. So zeigt man, wie sich mit dem siebenachsigen Leichtbauroboter LBR iiwa manuelle Prozesse in der Automobilindustrie – etwa die Demontage der Motorhalterungen – ergonomisch und effizient automatisieren lassen. Der Roboter übernimmt dabei die körperlich anstrengenden Aufgaben.

 

 

 

Kuka Flexfellow
Mobile und effiziente Kollaboration mit dem Kuka Flexfellow,
Bild: KUKA

Mobil wird die MRK mit dem Kuka Flexfellow, denn die ortsflexible Robotereinheit kann an verschiedene Einsatzorte gebracht werden. Damit lässt sich der Automatisierungsgrad ad hoc verändern.

Kuka Systems GmbH

Mensch-Roboter-Kooperation setzt multisensorielle Überwachung voraus

Mensch-Roboter-Kooperation

Mensch-Roboter-Kooperation setzt multisensorielle Überwachung voraus

| Redakteur: Mag. Victoria Sonnenberg

Durch die multisensorielle Arbeitsraumüberwachung kann die Mitarbeiterin sicher mit dem Roboter interagieren.
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Durch die multisensorielle Arbeitsraumüberwachung kann die Mitarbeiterin sicher mit dem Roboter interagieren. (Bild: Manfred Zentsch/Fraunhofer IOSB)

Im industriellen Umfeld lassen sich zukünftige anspruchsvolle Aufgabenstellungen effizient bewältigen, wenn sie durch die Zusammenarbeit von Mensch-Roboter-Teams gelöst werden. Voraussetzung dafür ist, dass der Roboter den Menschen wahrnehmen und auf seine Handlungen reagieren muss. Das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) entwickelte für eine solch enge Mensch-Roboter-Kooperation ein Verfahren.

Beim Einsatz von Robotern in der Produktion wird nach heutigem Stand der Technik die Sicherheit durch eine strikte Trennung von Mensch und Roboter gewährleistet. Mithilfe von Zäunen, Lichtschranken und ähnlichen Sicherheitsvorkehrungen wird das Betreten des Aktionskreises des Roboters unterbunden oder erkannt und gegebenenfalls ein Nothalt ausgelöst. Diese Vorkehrungen verhindern jedoch die gemeinsame Nutzung von Arbeitsräumen durch Menschen und Roboter sowie eine enge physische Zusammenarbeit.

Die Interaktion von Mensch und Roboter setzt eine multisensorielle Überwachung des Arbeitsbereichs voraus, denn nur dadurch kann Sicherheit von Menschen im Arbeitsraum des Roboters gewährleistet werden. Sie stellt eine Repräsentation der statischen und dynamischen Roboterumgebung zur Verfügung. Auf dieser Grundlage erkennt der Roboter mögliche Kollisionen beispielsweise mit Menschen und kann diese frühzeitig und sicher vermeiden. Durch die Informationsfusion mehrerer Tiefensensoren können dynamische Hindernisse verfolgt und ihre Position und Geschwindigkeit geschätzt werden. Dies erlaubt die Prädiktion der Hindernisbewegung und eine frühzeitige Erkennung möglicher Kollisionen. Außerdem wird in der unmittelbaren Roboterumgebung eine 3D-Darstellung der Hindernisse berechnet. Diese berücksichtigt auch den durch die Hindernisse und den Roboter verdeckten Bereich, der für die Sensoren nicht einsehbar ist. So ist eine konservative Abschätzung des Abstands des Roboters zu den Hindernissen möglich.

Mit Regelungs- und Planungsstrategien Gefahrensituationen vermeiden

Hierauf aufbauend können mithilfe von geeigneten Regelungs- und Planungsstrategien des Roboters Gefahrensituationen vermieden werden. Damit eine kollisionsfreie Bahn geplant werden kann, müssen sowohl eine Karte statischer Hindernisse, als auch die durch die Arbeitsraumüberwachung detektierten dynamischen Hindernisse berücksichtigt werden. Während der Roboterbewegung wird der Abstand des Roboters zu den Hindernissen fortlaufend überwacht. Falls der Roboter ein unerwartetes Hindernis registriert, wird durch Verlangsamen des Roboters oder die Anpassung der geplanten Bahn eine Kollision sicher vermieden.

Die Interaktion des Roboters mit seiner Umgebung umfasst sowohl die Kommunikation zwischen Mensch und Roboter, als auch die physische Interaktion des Roboters mit Gegenständen (zum Beispiel Werkzeugen) und Menschen. Eine intuitive Kommunikation zwischen Mensch und Roboter erfolgt durch Gesten des Menschen. Der Mensch kann beispielsweise auf ein Objekt zeigen, das ihm der Roboter bringen soll. Diese Gesten erkennt der Roboter mithilfe einer Tiefenkamera, die am Arbeitsplatz montiert ist. Um eine physische Interaktion des Roboters mit Menschen zu ermöglichen, zum Beipsiel bei der Übergabe von Werkzeugen oder Bauteilen, werden die bei der Interaktion entstehenden Kräfte gemessen. Diese Kräfte werden beispielsweise verwendet, um den Zeitpunkt des Loslassens eines Gegenstands bei der Übergabe zu steuern. Auch die Interaktion des Roboters mit Gegenständen erfordert eine Anpassung an die aktuelle Situation. So ist beispielsweise die genaue Lage zu greifender Objekte im Allgemeinen nicht bekannt. Daher wird der Roboter mit einer zusätzlichen Tiefenkamera am Greifer ausgestattet, mit deren Hilfe die Objektgröße und –lage geschätzt werden kann.

Durch die Integration der Arbeitsraumüberwachungs-, Planungs-, Interaktions- und Gestenerkennungskomponenten konnte die Zusammenarbeit eines mobilen Manipulators mit einem Menschen gezeigt werden. Hierbei greift der Roboter die vom einem Arbeiter benötigten Werkzeuge von einem Tisch, transportiert sie zum Arbeitsplatz des Arbeiters und übergibt sie ihm dort.

Quelle: www.maschinenmarkt.vogel.de