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Verbundsforschung für MRK

Verbesserte kollaborative Montageprozesse

Die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine nimmt an Bedeutung zu. Entsprechend wichtig ist es, dass die Forschung in diesem Gebiet vorangetrieben wird. Das Forschungsverbundprojekt KoKoMo hat zum Ziel, die Einführung und den Betrieb von kollaborativen Montagesystemen zu vereinfachen.

Ziel des Verbundprojektes KoKoMo ist es, Betriebsdaten kollaborativer Montagesysteme sowie Produktdaten der zu fertigenden Produkte in Planungssysteme zurück zu führen, zu integrieren und so durch eine geeignete Informationskonsolidierung die Einführung und den Betrieb interaktiver Montagearbeitsplätze zu vereinfachen. Die Möglichkeit der flexiblen Anpassung dieser Prozesse an neue Produktvarianten durch Übertragung von Prozesswissen über Ähnlichkeiten und optimale Einbindung der Mensch- und Roboterfähigkeiten ist dabei der zentrale Ansatzpunkt.

Mit einem Demonstrator, der die Wirkungsbereiche von Menschen und Roboter sowie unterschiedliche Szenarien prüft, soll eine Anleitung entstehen, wie die Inbetriebnahme kollaborativer Systeme künftig ablaufen kann. Es gibt heute zahlreiche Montagevorgänge, die manuell vorgenommen werden müssen, da sie sich schwer automatisieren lassen. So können nur Menschen bestimmte abschließende Montagearbeiten durchführen, z.B. das korrekte Einrasten von Fahrzeugsitzen oder das Justieren von Getrieben. Auch eine hohe Anzahl von Modellvarianten erschwert die Standardisierung von Prozessen und Produkten. MRK-Konzepte könnten diese Tätigkeiten zukünftig stark vereinfachen.

Sequenziell oder kollaborativ?

Doch gilt es erst einmal zu definieren, wann man überhaupt von einer Kollaboration zwischen Mensch und Roboter spricht. Die Begriffsabgrenzungen gehen hier noch auseinander. Bisher hat sich folgendes Verständnis ergeben: Wurde ein Prozessschritt so aufgeteilt, dass er jetzt zuerst vom Menschen und dann vom Roboter durchgeführt wird (oder umgekehrt), spricht man vom sequenziellen Arbeiten. Kollaborativ hingegen bedeutet, dass sowohl Mensch als auch Maschine den selben Punkt erreichen und gleichzeitig in einem Prozessschritt arbeiten. Kollaborative Montagesysteme bieten vor allem bei der Herstellung variantenreicher Produkte ein großes Optimierungspotential. Der dauerhafte und wirtschaftliche Betrieb solcher Systeme setzt jedoch u.a. neue Methoden der Produktionsplanung voraus. Der Montageplaner benötigt neue Werkzeuge, um Arbeitsbereiche des Roboters sowie die sich ergebenden Taktzeiten einfach ableiten zu können. Das gilt besonders für Arbeitsplätze, an denen sowohl Menschen als auch Roboter gemeinsam arbeiten. Besonders die Aufteilung der Arbeitsinhalte für Mensch und Roboter stellt eine planerische Herausforderung dar. Noch können erfasste Betriebsdaten nicht in die Planungsphase zurückgeführt werden. Kollaborative Montagesysteme bieten hier großes Potential, bei denen der Facharbeiter mit teilautomatisierten Komponenten wie einem flexiblen Roboter interagiert und gemeinsam montiert. Dieses Konzept ermöglicht, die Montage und Interaktion zwischen Mensch und Robotern an variierende Anforderungen und Phasen im Produktlebenszyklus anzupassen. Kollaborative Montagesysteme tragen auch dazu bei, die Produktivität eines Montagefacharbeiters durch spezifisch optimierte Prozesse weiter zu steigern.

Spezifische Anforderungen

Die Einführung von kollaborativen Montagesystemen birgt spezifische Anforderungen an die Auswahl von geeigneten Robotern, die Arbeitsplatzgestaltung und die Mitarbeiterkompetenzen. Leichtbauroboter, die sich für die direkte Zusammenarbeit mit Menschen eignen, sind Bestandteil einer Lösung, deren Schnittstellen zum Produkt oder Bediener an spezifische Anforderungen angepasst und ausgelegt werden. Zur effizienten Verwendung in der Praxis müssen die verschiedenen Phasen des Gesamtsystems – von der Planung bis zum Betrieb – betrachtet werden. Bisher stehen keine Empfehlungen zur Auswahl von Robotern und zur Gestaltung von Arbeitsplätzen für die kollaborative Montage zur Verfügung. Darüber hinaus sind keine Konzepte zur Schulung der Mitarbeiter und zur technischen und wirtschaftlichen Bewertung kollaborativer Montagesysteme vorhanden. Diese Lücken soll das Forschungsprojekt KoKoMo (Konsolidierung von Lebenszyklusinformationen für die kollaborative Montage variantenreicher Produkte) schließen, indem ein Gesamtkonzept zur Umsetzung kollaborativer Montage unter Berücksichtigung des PLM entwickelt wird.

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