Flexible Automatisierung für stark unterschiedliche Losgrößen mit Hilfe agentenbasierter Selbstkonfiguration von teilautonomen Roboterzellen

Herausforderung

Produktionsumgebungen mit hoher Variantenvielfalt, schwankenden Bedarfen und stark unterschiedlichen Losgrößen stellen große Herausforderungen für die Automatisierung dar. Insbesondere bei heterogenen Handhabungs-, Beschickungs- und Prüfaufgaben besteht ein erhebliches Automatisierungspotenzial.

Obwohl sich viele Produkte und Prozesse in ihren Grundmerkmalen ähneln, führen in der Praxis jedoch bereits geringfügige Unterschiede in Geometrie, Handhabung oder speziellen Prozessanforderungen dazu, dass bestehende Automatisierungslösungen aufwendig angepasst werden müssen. Klassische, auf einzelne Produkte oder Prozessschritte zugeschnittene Automatisierungsanlagen lassen sich unter diesen Rahmenbedingungen nicht wirtschaftlich realisieren, da die erforderliche Auslastung und der zu erwartende Wertschöpfungsbeitrag die notwendigen Investitions- und Engineeringaufwände nicht ausreichend kompensieren.

Projektziel

Neuartige robotergestützte Systeme bieten durch Integration flexibler Aktorik und kamerabasierter Sensoriksysteme einen vielversprechenden Lösungsansatz für die adaptive Automatisierung. Durch die kontinuierliche Erfassung des Prozesszustands wird eine dynamische Anpassung der Prozessführung ermöglicht. Solche Systeme können als autonom agierende Einheiten in ihrer Umgebung betrachtet werden.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer adaptiven Automatisierungslösung, die Roboterapplikationen mithilfe agentenbasierter Intelligenz dazu befähigt, sich eigenständig an neue Produkte anzupassen und zu konfigurieren. Dadurch sollen Engineering-Aufwände deutlich reduziert sowie die wirtschaftliche und automatisierte Bearbeitung stark variierender Bauteile und kleiner Losgrößen ermöglicht werden.

Das Projekt schafft insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen die Grundlage für eine flexible, effiziente und wirtschaftlich tragfähige Produktion bei hoher Variantenvielfalt.

Dazu werden folgende Teilziele adressiert:

• Clusterung und Klassifizierung typischer Anwendungsszenarien als Grundlage für die automatisierte Mustererkennung und die autonome Prozesskonfiguration
• Virtuelle Verifizierung der Automatisierungslösung durch eine ganzheitliche Prozesssimulation unter Berücksichtigung aller kinematischen, sensorischen sowie steuerungs- und regelungstechnischen Randbedingungen
• Entwicklung eines autonomen Zustandsagenten, der den aktuellen Prozesszustand erfasst, interpretiert und als Grundlage für die selbstständige Prozesskonfiguration nutzt
• Realisierung einer adaptiven Prozessführung durch die Integration von Selbstkalibrierungsmechanismen, welche eine kontinuierliche Anpassung an veränderte Umgebungs- und Prozessbedingungen ermöglichen