Digitalisierung Inspirierende Anwendungsbeispiele für Industrie 4.0

Erfolgreiche Beispiele für die Digitalisierung der Produktion und umfassende Vernetzung zeigen die enormen Möglichkeiten der jeweiligen Technologien auf.

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item Industrietechnik GmbH

Bereits seit 2011 prägt der Begriff „Industrie 4.0“ die fachlichen Diskussionen über die Digitalisierung von Maschinenbau und Industrie. Auf der Hannover Messe stellte die damalige Bundesregierung den Begriff erstmals der Öffentlichkeit vor. Inzwischen wird das Schlagwort auch in anderen Sprachen verwendet. Doch wofür steht Industrie 4.0 eigentlich genau? Damit bezeichnet man generell die Digitalisierung der Produktion sowie die Vernetzung der Maschinen untereinander und mit dem Menschen. Ziel ist eine sich selbstorganisierende Smart Factory. Der Mensch übernimmt dabei zwar zunehmend eine Kontrollfunktion, wird aber nicht ersetzt. So betont beispielsweise der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA): „Im Zentrum von Industrie 4.0 steht – trotz zunehmender Automatisierung – der Mensch. Denn ohne qualifizierte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter wird es nicht gelingen, die Technologieführerschaft des Maschinen- und Anlagenbaus und dessen führende Position auf den internationalen Märkten nachhaltig zu behaupten.“ Anhand der folgenden Anwendungsbeispiele für Industrie 4.0 werden dieser Aspekt und die Innovationsleistung besonders deutlich.

Wie digital ist der Maschinenbau in Europa bereits? Für die Beantwortung dieser zukunftsweisenden Frage hat item Industrietechnik 295 Entscheider und Mitarbeiter in der Konstruktion aus acht europäischen Ländern befragt. Erfahren Sie in der kostenfreien Studie alles zu den Chancen und Herausforderungen im großen Ländervergleich:

Mensch-Roboter-Kollaboration für die Entlastung der Mitarbeiter

Gerade die Kollaboration zwischen Mensch und Roboter weist in die Zukunft der Industrie. Dafür stehen beispielhaft die zu den modernen Leichtbauroboter zählenden Collaborative Cobots (abgekürzt „Cobots“). Sie bilden optisch einen menschlichen Arm nach und zeichnen sich durch vergleichsweise geringen Platzbedarf und Vielseitigkeit aus. Cobots übernehmen in erster Linie repetitive Aufgaben: So können sie unter anderem Mitarbeiter entlasten und die Fehlerquote reduzieren. Spezielle Sensoren erkennen Menschen und Hindernisse. Ihnen ist es zu verdanken, dass die kompakten Cobots gemeinsam mit ihren menschlichen Kollegen Komponenten bearbeiten können – und zwar ohne Sicherheitszaun.

Eine modulare Sonderlösung für die Mensch-Roboter-Kollaboration zur Entlastung der eigenen Mitarbeiter in der manuellen Montage hat item entwickelt. Produkte, die Mitarbeiter zuvor per Hand fertigen mussten, werden mit dieser Lösung teilautomatisiert montiert. Dabei ist ein Roboterarm unseres Kooperationspartner Universal Robots auf einer rollbaren Funktionsinsel angebracht. Diese lässt sich über eine Andockstation an jedem item Arbeitsplatz anbringen. Ebenfalls praktisch: Wenn der Cobot nicht mehr benötigt wird, lässt sich die Funktionsinsel mit wenigen Handgriffen loslösen und verstauen.

Roboter eignen sich nicht nur für die Massenfertigung. Cobots übernehmen gerade in KMU die unterschiedlichsten Standardaufgaben. Im kostenfreien Whitepaper von item finden Sie den aktuellen Stand der Technik, die grundlegenden Vorteile und zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten von Cobots:

Automatisierte Montageanleitungen in Forschungslabor der RWTH Aachen

An der RWTH Aachen beschäftigt sich das Forschungslabor AIXLAB mit der Frage, wie künstliche Intelligenz (KI) den Werker in der industriellen Produktiongezielt unterstützen kann. Die Optimierung der Arbeitsplatzgestaltung stand in einem ersten Projekt im Vordergrund. Für die manuelle Fertigung wurden vier ergonomische item Arbeitsplätze aufgebaut und mit digitalen Technologien vernetzt. Zu den wesentlichen Bestandteilen der eingesetzten Lösungen zählt ein System zur Montageunterstützung, das Mitglieder des Forschungsprojekts AuQuA entwickelten. Die KI erstellt Montageanleitungen, die Mitarbeiter während ihrer Schicht und für Schulungen zu neuen Arbeitsprozessen nutzen, völlig automatisiert.

Daraufhin erscheinen die Anleitungen nicht auf Endgeräten – stattdessen werden sie auf die Arbeitsoberfläche und das entsprechende Werkstück projiziert. Sowohl die Optimierung der Montageanleitungen als auch die Qualitätsprüfung der Montage erfolgen vollständig automatisiert. Zudem geht das AIXLAB in weiteren Projekten der Frage nach, wie die Anpassung von Technologien wie Virtual Reality und Augmented Reality an die spezifischen Anforderungen der manuellen Produktion gelingen kann. Sämtliche Maßnahmen stehen in engem Zusammenhang mit dem Internet of Production (IoP) – einer Variante des Internet of Things, die sich der Vernetzung der industriellen Produktion widmet.

Mensch-Maschine-Kommunikation zur Informationsbereitstellung

Das Anwendungsbeispiel für Industrie 4.0 des Start-ups aucobo zeigt die effiziente Bereitstellung von Informationen. Hierbei analysiert eine Software Maschinendaten und verteilt daraufhin Aufgaben auf Basis von Parametern wie Qualifikation und Verfügbarkeit. Die konkrete Aufgabenverteilung übernehmen die Mitarbeiter. Sie können beispielsweise einen QR-Code scannen, um die jeweiligen Rollen von Mitarbeitern im System zu ändern. Mittels mobilen Endgeräten wie Smartphones, Smartwatches oder Tablets erfolgt die Mensch-Maschine-Kommunikation. Welches Gerät infrage kommt, hängt stets vom Tätigkeitsbereich ab.

Logistiker etwa legen oftmals besonderen Wert auf schnelle Scanner und größere Geräte. In solchen Fällen empfiehlt sich die Kombination der aucobo Software und speziellen Smartwatches mit Laserscanner und überdurchschnittlich großem Display. Zu den großen Herausforderungen der jüngsten Zeit gehörten bekanntlich die speziellen Arbeitsbedingungen während der Corona-Pandemie. Mit einer Neuentwicklung konnte aucobo hier schnell reagieren: Im Falle eines nicht eingehaltenen Mindestabstands verschickt eine spezielle Covid-19-App Warnhinweise. Kommt es zu einer Corona-Infektion, werden die Kontakte des Infizierten unter Beachtung von Datenschutz und Privatsphäre aufgelistet.

Der „digitale Zwilling“ als Anwendungsbeispiel für Industrie 4.0

Im August-Wilhelm Scheer Institut (AWS) für digitale Produkte und Prozesse wird intensiv zu Varianten des digitalen Zwillings geforscht. Der Begriff beschreibt das dreidimensionale Abbild eines realen oder noch in der Entwicklung befindlichen Objekts. VR- oder AR-Brillen ermöglichen eine nahezu real wirkende Darstellung dieser Simulation. Über den Zugriff auf die Daten einer laufenden Maschine können einzelne Bauteile simuliert werden und sogar Interaktionen stattfinden. Die Annäherung an das jeweilige Bauteil findet also im virtuellen Raum statt. Leistungsdaten sind dabei auf einem Dashboard einsehbar. Ohne physische Anwesenheit vor Ort können so beispielsweise ein Wartungsvorgang oder eine Fehlersuche durchgeführt werden.

Darüber hinaus lässt sich der digitale Zwilling eines Prototypen in einem ebenfalls simulierten Besprechungsraum darstellen: Teams treffen sich also in einem solchen virtuellen Büro – unabhängig von den Standorten der einzelnen Mitglieder. Somit gestaltet sich die Arbeit an den Prototypen besonders effizient. Mit Videodateien, Whiteboards und Slides kann dieser virtuelle Treffpunkt individuell ausgestattet werden. Auch der Nachhaltigkeit wird mit diesem Anwendungsbeispiel für Industrie 4.0 Rechnung getragen, da Reisen in beiden Spielarten des digitalen Zwillings entfallen.

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