Industrial Automation – Smart Factory zur Steigerung der Effizienz

Im Zuge der Industrial Automation entwickelt die produzierende Industrie digitale Strategien, um die Kommunikation zwischen Menschen, Maschinen und Systemen zu optimieren. Eine automatisierte Fertigung ermöglicht es der Smart Factory, durch ihre selbstadaptive Anpassungsfähigkeit eine verbesserte Effizienz in dem sie beispielsweise kleinere Losgrößen verarbeitet.

Im Rahmen der Digitalisierung von Prozessen werden innovative Konzepte wie Digital-Twin-Space, Resiliente Software Architekturen, smarte Sensoren und Predictive Maintenance eingesetzt. Dabei kann eine effizientere Wartung und Steigerung der Effizienz realisiert werden, was es der intelligenten Fabrik ermöglicht, auch bei Komponentenausfällen oder veränderten Umgebungsbedingungen wie Materialqualitäten, Werkzeugverschleiß oder unerwarteten Logistikgütern den Betrieb aufrechtzuerhalten.

Zur Steigerung der Effizienz und für eine nachhaltige, ressourcenschonende Produktion, werden außerdem große Erwartungen an künstliche Intelligenz gestellt. Denn selbst in hochdynamischen Umgebungen muss die automatisierte Smart Factory resilient und nachhaltig produzieren. Die Umsetzung dieser neuen, ganzheitlichen Digitalstrategie erfordert neue Ansätze der flexiblen und selbstorganisierten Automation für Produktionssysteme.

Neben gesellschaftlichen Herausforderungen wie dem zunehmendem Fachkräftemangel, erlebt die industrielle Automatisierung aktuell einen Paradigmenwechsel - auch getrieben durch Maßnahmen der Europäischen Union zur Förderung der Digitalisierung von Prozessen und digitaler Strategien unter dem zusammenfassenden Begriff „Industrie 5.0“: der Mensch wird als integraler Bestandteil des Systems und der Produktionskette gesehen und ins Zentrum der Automatisierung gerückt. Denn wo Experten von manuellen oder repetitiven Aufgaben entbunden werden, kann die Expertise dort eingesetzt werden, wo sie den größten Mehrwert liefert.

Obwohl dem technologisch getriebenen Wandel oft nachgesagt wird, den Menschen obsolet zu machen, zeigt sich gerade in Ansätzen der Reliable Human Centered Automation, die Notwendigkeit einer engen Verbindung zwischen Mensch und Maschine. Diese innovative Mensch-Maschine-Interaktion, wie beispielsweise mit sicheren und adaptiven Cobots in einer intelligenten Fabrik, erfordert die verlässliche Perzeption der Objekte und Umgebung und selbstoptimierende, cyber-physische Systeme – wobei gleichzeitig eine sichere und robuste Integration der einzelnen Komponenten gewährleistet sein muss.

Hierfür entwickelt das Fraunhofer IKS Lösungen, bei denen sich die Systemautomatisierung interaktiv an den individuellen Menschen mit seinen Fähigkeiten und messbarem Leistungsniveau anpasst. Unser Ziel ist es, effiziente, zuverlässige und sichere Lösungen für die produzierende Industrie der Zukunft zu bieten.

In der zuverlässigen, an den Menschen orientierten Automatisierung, spielt künstliche Intelligenz bei der Digitalisierung von Prozessen eine entscheidende Rolle. Um das Autonomielevel der Produktionsabläufe zu steigern und Risiken für den Mensch zu vermeiden, arbeitet das Fraunhofer IKS an KI-basierten Lösungen, um zuverlässig und ressourceneffizient Menschen und Objekte zu erfassen. So können Fachkräfte die Kontrolle über autonome Produktionsabläufe erhalten und durch die gewonnene Flexibilität im Arbeitsalltag ihre Kompetenzen dort einbringen, wo sie vom größten Nutzen ist.  

Durch fortgeschrittene Algorithmen und maschinelles Lernen können so menschliches Verhalten und Muster im Produktionsprozess erkannt werden, um automatisierte, digitale Prozesse entsprechend zu realisieren und anzupassen. Dies ermöglicht eine adaptive und verlässliche Automatisierung, die sich nahtlos in die Arbeitsabläufe der produzierenden Industrie integriert, die Effizienz erhöht und gleichzeitig Sicherheit gewährleistet.

Unsere Leistungen umfassen:

• Entwicklung eines Systems für die verlässliche Prüfung der Produktqualität, das Flexibilität und Anpassungsfähigkeit für verschiedene Produktionsanforderungen bietet.
• Integration moderner Ansätze, einschließlich Machine Learning, in bestehende Produktionsprozesse.
• Beratung zur Nutzung von Digital Twins und zu SW-Architekturen.
• Beratung zum Einsatz kognitiver Systeme im Automatisierungsrahmen, einschließlich Engineering, SW-Architekturen, Digital Twins, ML-Einsatz, neuen Programmier-, Kooperations- und Bedienkonzepten.
• Unterstützung bei der Entwicklung adaptiver Human-Centered-Interaction-Konzepte.
• Nutzung eines Low-Code Engineering-Systems zur verlässlichen Personen- und Objekterkennung
• Hilfe beim Aufbau von Menschmodellen für die virtuelle Absicherung bzw. die dynamische Adaption an menschliche Nutzer.
• Beratung und Unterstützung bei der Konzeption von Human-Centered-Maschinen / Roboter-Verhaltensweisen, inklusive Subjekt-Studien.
• Beratung zu Lösungen mit KI-basierter Selbstorganisation und -optimierung der Automatisierung.