Virtual Reality: Zukunft von Forschungsprojekten

Die Digitalisierung setzt in allen Bereichen der Industrie neue Maßstäbe. Ohne Automatisierung und Robotik ist beispielsweise die Montage von Komponenten in einer modernen Produktion nicht mehr vorstellbar. Immer kürzere Entwicklungszyklen bei einer steigenden Komplexität der Produkte und einer noch nie dagewesenen Variantenvielfalt, ist für viele Unternehmen eine Herausforderung. Hinzu kommen der ständige Preis- und Kostendruck trotz des Wunsches nach einer Steigerung der Effizienz.

Individuelle, flexible und ganzheitliche Produktionslösungen für diese komplexen Prozessanforderungen können dem entgegenwirken, d.h. Produktionsprozesse müssen mit Hilfe modernster robotergesteuerter Technologien automatisiert und optimiert werden. Genauso unterschiedlich, wie die Montageanforderungen, sind auch die auf dem Markt verfügbaren Lösungen. Diese unterscheiden sich in ihrer Leistung, dem Grad ihrer Automatisierung und in ihrem Platzbedarf und natürlich ganz besonders in der Höhe ihrer Investition enorm. Um allen Aufgaben in der Produktion gerecht zu werden, setzen viele Unternehmen daher auf hybride Montagesysteme, einer Kombination aus automatisierten Komponenten und der sogenannten MRK-Robotik. Anders als beim Einsatz von klassischen Industrierobotern arbeiten hier Mensch und Roboter Hand in Hand miteinander, ganz ohne Schutzzaun. Im Fokus steht dabei auch eine sichere und ergonomische Arbeitsplatzgestaltung. 

Je komplexer eine Anlage und damit auch ihre Automatisierung ist, um so wichtiger wird die Anlagensimulation, die am Ende in die virtuelle Inbetriebnahme mündet. Sie ist quasi die Verschmelzung von realer und digitaler Welt. Ziel ist es, auf Basis eines virtuellen realitätsnahen Abbilds der Produktionsanlagen, dem digitalen Zwilling, alle Funktionen und das fehlerfreie Zusammenspiel aller Komponenten zu testen, noch bevor die Anlage überhaupt gebaut wird.

EDAG Production Solutions verfügt über langjährige Erfahrung bei der Umsetzung von voll- und teilautomatisierten Montagesystemen für die unterschiedlichsten Branchen und den individuellsten kundenspezifischen Anforderungen. Dabei nutzen wir für die Realisierung von beiden Lösungen innovative Technologien, wie z.B. Virtual oder Augmented Reality oder bildverarbeitende Systeme.

Gemeinsam mit der Wissenschaft arbeiten wir an innovativen Lösungen für die Industrie.

Für das zukunftsweisende Forschungsprojekt „Montagesystem mit virtuellem Abbild“ in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Produktionssysteme (LPS) der Ruhr-Universität Bochum (RUB) konnten wir genau dieses Know-how erfolgreich einbringen. So ist es uns gelungen, in den letzten Monaten für die folgenden - zugegebenermaßen teilweise etwas kniffligen Aufgabenstellungen - Lösungen zu finden.

Ziel des Forschungsauftrages war

• Die Beschaffung eines Montagesystems mit virtuellem Abbild - zusätzlich zur realen Darstellung sollte ein funktionales virtuelles Abbild erstellt werden, um alle Prozessphasen zu begleiten und am Ende auch eine virtuelle Inbetriebnahme durchführen zu können.
• Das Großgerät sollte ein funktional geschlossenes, flexibles hybrides Montagesystem darstellen.
• Die Anlage musste von EDAG Production Solutions konzipiert, real gebaut und in Betrieb genommen werden, sowohl virtuell als auch real.
• Der Aufbau des Montagesystems soll modular gestaltet sein, um die Anlage jederzeit flexibel erweitern, umbauen oder auch durch den LPS mit weiterer Montagetechnik kombinieren zu können.
• Zum Einsatz sollten unterschiedliche MRK-Robotersysteme von verschiedenen Herstellern gebracht werden, um eine sehr heterogene Systemstruktur zu schaffen.
• Das Arbeitsspektrum beinhaltete aber auch den sogenannten „Griff in die Kiste“, für den beispielsweise auch Bildverarbeitungsprogramme notwendig sind.
• Das Thema Sicherheit und Ergonomie bei der Mensch-Roboter-Kollaboration sollte ebenfalls berücksichtigt werden.
• Zum Einsatz soll der sogenannte Demonstrator für die Kleinteilmontage - wie sie bspw. in der Elektrik- und Elektronikindustrie zu finden ist – kommen. Als Basis für die Auslegung und Inbetriebnahme des Montagesystems wurde als Produkt eine "Photovoltaik Schaltbox" von Phoenix Contact herangezogen.

Eines vorweg: wir konnte alle Aufgabenstellungen der Ruhr Universität erfolgreich umsetzen. Nach knapp einem Jahr Projektlaufzeit konnten wir eine schlüsselfertige Anlage mit CE Zertifizierung und einem gekoppelten virtuellen Abbild übergeben.

Dieses Projekt kombinierte einige Themenschwerpunkte, die auch für unsere Kunden in allen Branchen von Bedeutung sind:

• MRK-Robotik
  Sie eröffnet viele Möglichkeiten, um dem Werker in teilautomatisierten Stationen ohne Schutzzaun anstrengende, unergonomische und monotone Arbeiten abzunehmen und benötigt durch den Wegfall der Schutzvorrichtungen deutlich weniger Platz. Durch die Integration von Sensorik wird die Automatisierung feinfühliger Montageaufgaben, wie z.B. – die Montage von Automotive-Getrieben, das Einsetzen von Gummipfropfen oder biegeschlaffen Teilen, möglich.
   
• Virtuelle Inbetriebnahme
  Durch verkürzte Ramp-Up Prozesse der Produktionsanlagen kann die Produktion früher gestartet werden. Anlagenoptimierung sind ohne Stillstandzeiten und Produktionsausfall möglich. Arbeiten an der Anlage können parallel und bequem vom Büro aus ausgeführt werden. All das sorgt dafür, dass das schon im Entstehungsprozess einer Anlage die Qualität und Funktionalität von Software und Hardware getestet und ggf. optimiert werden kann. Das sorgt für geringere Ausfallzeiten und somit für früheren Umsatz.

Der Lehrstuhl für Produktionssysteme arbeitet seit vielen Jahren an Themen der Zukunft im Bereich Maschinenbau. Die Montageanlage, die wir konzipieren, planen, konstruieren und dann auch bauen durften, wurde bei EDAG Production Solutions in Fulda reell aufgebaut und zuerst virtuell und dann real erfolgreich in Betrieb genommen. Die Anlagenübergabe findet nach erfolgreichem Leistungstest in Bochum statt.

Wir konnten mit dieser Anlage eine Plattform für die Erforschung weiterer Themen rund um die Smart Factory – der Fabrik der Zukunft – schaffen, um komplexe Automatisierungstechnologien weiterzuentwickeln. Denn das ist unser und auch das Ziel der Ruhr Universität: Die Industrie dabei zu unterstützen, auch in den nächsten Jahren mit dem hohen Tempo der Digitalisierung Schritt halten zu können und die Chancen, die sich aus ihr ergeben, zum Wohle des Unternehmens und letzten Endes auch seines Erfolgs zu nutzen.

Wenn Sie noch mehr über dieses zukunftsweisende Projekt wissen möchten, dann laden Sie sich jetzt unser „PROJECT BOOK: Montagesysteme in der Smart Factory. Die Verschmelzung von realer und virtueller Welt: ein zukunftsweisendes Forschungsprojekt mit der Ruhr Universität Bochum.“ herunter oder kontaktieren Sie unseren Kollegen Andreas Friedrich, der Ihnen gerne persönlich viele Einblicke in das Projekt geben kann.