Optimierung von Arbeitsprozessen, Fehlerreduzierung durch eingebaute Qualitätskontrolle und Verkürzung der allgemeinen Montagezeit

Moderne Produktionssysteme zeichnen sich durch eine automatisierte, intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen durch Verwendung von Informations- und Kommunikationstechnologien aus. Auch in der Automatiesierung, insbesondere in der Montage, gibt es nach wie vor Arbeiten die händisch durchgeführt werden müssen. 

In der Roadshow Warenentnahme wurde ein System entwickelt, diese Arbeiten zu optimieren, durch eingebaute Qualitätskontrolle Fehler zu reduzieren und die generelle Montagezeit zu verkürzen z. B. anhand besserer und vereinfachter Materialbereitstellung. Durch Sensoren und Signale wird die Entnahme der korrekten Materialien in der richtigen Montagereihenfolge festgelegt. Zudem wird der Materialbestand überwacht, sodass ein anstehender Engpass durch rechtzeitiges Bestücken des Montagearbeitsplatzes vermieden werden kann.

Einsatzbereich: Die im Demonstrationsszenarium vorgestellte Hilfestellungen eignen sich in abgewandelter Form für jede Montage. Sowohl kleine Handwerksbetriebe als auch große international agierende Unternehmen können von den Methoden profitieren. Vor allem bei Montagen mit einer hohen Variantenvielfalt eignet sich das vorgestellte Demonstrationsszenario.

Wo können Sie diesen Demonstrator kennenlernen?
Der Demonstrator ist transportabel und kann in einfacher Weise in die Versuchs-Prozesse eines Unternehmens eingebaut werden. 

Selbstlernendes Fördersystem für energieeffiziente Schüttgutförderung

Schüttgut stellt das am häufigsten transportierten Hauptgut dar und stellt bei der Anlagenplanung aufgrund seines komplexen Verhaltens große Herausforderungen an die Anlageplanung. Eine präzise, umsichtige Planung sowie die Erfahrung des Planers sind bei der Errichtung wirtschaftlicher Schüttgutanlagen unerlässlich. Während eine Testphase mit dem tatsächlichen Schüttgut während der Planung sinnvoll ist, ist dies bei bestehenden Anlagen jedoch nur selten möglich.

SeLFeeS, die Versuchs- und Experimentierumgebung am Beispiel „Mais“ mit dem Endprodukt „Popcorn“, unterstützt viele Zielsetzungen, indem Schüttgut in verschiedenen Schritten verarbeitet wird. Anhand realitätsnaher Tests und unmittelbarer Auswertungen können prototypische Anwendungen schnell umgesetzt und Ideen aus erster Hand abgeleitet werden.  
Die Anlage besteht aus mehreren Stationen, die mit Förderbändern und einer Dosierschnecke am Ende verbunden ist. Die Qualitätssicherung des Schüttguts erfolgt mittels Farbsensoren, Kameratechnik und Wägezellen. Das Wirbelstromverfahren und erhitzender Luftstrahl werden verwendet um Maiskörner in Popcorn zu verwandeln. 
Der dargestellte verkettete Produktions- und Logistikprozess von SeLFeeS steht stellvertretend für eine Vielzahl von Prozessen, die in der Lebens- und Futtermittel-, Pharma-, Kosmetik-, Chemie- und Kunststoffindustrie häufig anzutreffen sind.  
Durch einen modularen Aufbau und verschiedenen Erweiterungen bietet SeLFeeS auch die Möglichkeit, KI-Anwendungen zu entwickeln und zu evaluieren, sowie Qualitätsmaßnahmen zur Überwachung vom Rohstoff bis zum fertigen Produkt zu bewerten.

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Hub Wildau. An der Technische Hochschule Wildau
Technische Hochschule Wildau; Hochschulring 1; 15745 Wildau

Testumgebung für neue Greifertechnologien

Der Kraftmessstand trägt durch intelligente Mess- und Prüfsysteme, den Einsatz spezieller Greifertechnologien und Kommunikationsprotokollen zur Umsetzung der Industrie 4.0 bei. Die Automatisierung und Digitalisierung wird dank optimierter Prozesse auch für herausfordernde Werkstoffe wie biegeflexible Materialien möglich. 

Biegeflexible Materialien sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Ob in der Bekleidungs- oder Automobilindustrie oder bei der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen - sie spielen eine zentrale Rolle. Im Produktionsprozess, insbesondere beim Entstapeln, wie auch beim Zuführen, Vereinzeln oder Entnehmen und definierte Ablegen, ist die automatisierte Handhabung bisher nur bedingt umsetzbar. Aufgrund ihrer Eigenschaften sind biegeflexible Materialien sehr anfällig für starke Verformungen bei äußeren Einwirkungen, so dass Prozessschritte derzeit nur teilautomatisiert oder mit hohem manuellem Aufwand bewältigt werden. 

Schlüssel für diese Problematik, sind moderen hydroadhäsive Greifertechnologien. Zur Erprobung und Kalibrierung dieser Technologie unter realistischen Bedingungen, wurde an der TH-Wildau ein Prüfstand entwickelt. Das Herzstück dieses Systems bildet ein 6-Komponenten-Kraftmesssensor, der es ermöglicht, die Haltekräfte der Greifer in Verbindung mit zahlreichen Werkstücken präzise zu ermitteln. Somit lässt sich die Einsatzfähigkeit von Greifertechnologien optimieren und an die Anforderungen verschiedener Anwendungen anpassen. 

Der Kraftmessstand verfügt zusätzlich über Sensoren für Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit, eine SPS und eine Mensch-Maschine-Schnittstelle. Diese Komponenten sind alle digital miteinander vernetzt und stehen in ständigem Austausch. Dieses System erkennt Störmessungen und ermöglicht durch automatische Korrektur von Messergebnissen eine präzise und effiziente Produktion. Insgesamt stellt der Kraftmessstand damit ein wichtiges Demonstrationsobjekt für moderne Prüfstände und Messsysteme dar. 

Anwendungsgebiete und -branchen: Diese Technologie eignet sich besonders für Unternehmen, die Forschung und Entwicklung betreiben, sowie für Forschungseinrichtungen. Die folgenden Branchen können von den Erkenntnissen aus der Forschung mit dieser Technologie profitieren: Automatisierung, Materialwissenschaften, Logistik

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Hub Wildau. An der Technische Hochschule Wildau
Technische Hochschule Wildau; Hochschulring 1; 15745 Wildau

Ein tragbarer Roboter, der den menschlichen Bewegungsapparat ergänzt

Das Exoskeleton ist ein tragbarer Roboter, der den menschlichen Bewegungsapparat ergänzen und die physische Belastung für die Arbeitnehmer/innen reduzieren kann. Bei der Vermeidung von Rücken- und Wirbelsäulenproblemen, die häufigste Ursache für Krankheitstage und vorzeitiger Berentungen, bieten aktive und passive Exoskelette vielversprechende Lösungen.

Sie können wie ein Rucksack über der Arbeitskleidung getragen und nach einer Sicherheitseinweisung, Anleitung und kurzer Eingewöhnungszeit in den Arbeitsablauf integriert werden. Die Produktivität der Arbeitnehmer als auch deren Lebensqualität werden verbessert, ein Vorteil für Mitarbeitende sowie für Arbeitgeber. Passive Exoskelette speichern Energie in Gummibändern, während sich der Arbeitende bückt, und helfen beim Aufrichten und Heben von Lasten. Aktive Exoskelette verwenden elektrische Motoren und einen wiederaufladbaren Akku, um bei Bedarf Unterstützung zu bieten. Mehrere klein- und mittelständische Unternehmen wurden bereits im Rahmen von Forschungs- und Transferprojekten besucht, insbesondere in handwerksbezogenen, nicht-industriellen Umgebungen interessiert uns ob Exoskelette einen Beitrag zur Attraktivierung von Arbeitsplätzen bieten können. 

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Hub Wildau. An der Technische Hochschule Wildau
Technische Hochschule Wildau; Hochschulring 1; 15745 Wildau

KILEAN ist eine Lehr- und Transferanlage

Für das Verständnis und die Entwicklung von KI-basierenden Applikationen benötigt es passende, komplexe Anwendungszenarien mit denen entwickelt und erprobt werden kann. 

KILEAN stellt als Lehr- und Transferanlage einen komplexen Wertschöpfungsprozess dar, bereitet absehbare Trends für Lehre, Forschung und Transfer auf und kreiert eine entsprechende Lehr-Plattform.

Diese praxisnahe Darstellung von Ki-basierten Applikationen in einem modernen Produktionsumfeld ermöglicht die nachhaltige und langfristige Aus- und Weiterbildung der Fachkräfte von morgen.

KILEAN übernimmt eine zentrale Rolle in der interdisziplinären Ausbildung von KI-Fachkräften ein und stärkt die systemübergreifenden KI-Anwendungskompetenzen.

Themen-Schwerpunkte sind Autonomes Fahren, Bildverarbeitung, Prozessoptimierung (Ausgangslogistik, Operative Produktion, Marketing oder Vertrieb) und Mensch-Maschine-Interaktion, die an zahlreichen Beispielen erprobt und gestestet werden können. Die Anlage zeigt verschiedene Sensoriken, Produktvariationen wie unterschiedliche farbliche Behälter, Variationen des Schüttguts wie Mais, Hirse, Kugeln alias Tabletten, individuelle Bauteile (Würfel in verschiedenen Farben und Formen); Verpacken inkl. zu faltenden Kartonagen, Etikettieren und Einlagerungen in Kleinladungsträgern bzw. dem Versand der Produkte vom Auftragseingang über die Produktzusammenführung, Wärmebehandlung, Qualitätssicherung und Auslieferung; 

Zusätzlich KI-Anwendungsfälle in den Bereichen der Infrastruktur, Human Resources und Technologieentwicklung können eingesetzt werden. Eine Testplattform zur Anwendung von datengetriebenen Methoden, wie bspw. aus dem Bereich des Deep Learnings, Machine Learnings oder auch für Expertensysteme wird durch eine smarte KI-Infrastruktur ermöglicht. Für einen autarken Betrieb unterstützen verschiedene fahrerlose Transportsysteme die Beförderung der Bauteile zwischen den einzelnen Anlagen. Der modulare Aufbau lässt verschiedene Arbeitsplanabläufe sowie Standortveränderungen für weitere Experimentier- und Bearbeitungskonstellationen zu.

Am Beispiel der Anlage wird ein Produktionsbetrieb zur Verarbeitung von Schüttgütern abgebildet, welches mittels einem Manufacturing Execution System (MES), einem Webshop und Energiemessboxen ausgestattet ist. Auf Basis des Open-Source Ansatzes und offener Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle wie OPC-UA, Node-Red, MQTT sowie verschiedene Datenbanken können unterschiedlichste Ansätze für die Datenverarbeitung bspw. für KI-Applikationen auf- bzw. abgegriffen werden. Die Anlage selbst bildet mit ihren 18 Stationen eine umfangreiche und komplexe Entwicklungsumgebung ab und bildet somit den Umfang eines klassischen Unternehmens mittels Matrixproduktion ab. 

KILEAN-Systeme vermitteln die Bedienung von Anlagen bei Inbetriebnahme, Defekten oder zur regulären Wartungs-, Instandhaltungs- und Montageprozessen. Berührungsängste mit derartig komplexen Systemen können somit reduziert werden. Zusätzlich erfasst die Anlage auch langfristig Datensätze für neue KI-Applikationen, sodass künftige Synergien entstehen und ausgearbeitet werden können. 

Technologien: Künstliche Intelligenz, autonome Fahrerlose Fahrzeuge, maschinelles Lernen, erzwungenes Lernen, digitale Partnerschaften, Visualisierung von Prozessdaten. RFID, Robotik

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Hub Wildau. An der Technische Hochschule Wildau
Technische Hochschule Wildau; Hochschulring 1; 15745 Wildau

Digitale Aufrüstung von Bestandsanlagen – ältere Maschinen und Anlagen fit machen für die vernetzte Produktion

Im Zuge der fortschreitenden Industrie 4.o, der intelligenten Vernetzung von Maschinen und Abläufen in einem wandelnden Wettbewerbsumfeld, wird häufig das Retrofitting alter und bewährter Maschinen verfolgt.  
Am Beispiel einer Bohrmaschine kann die einst analoge Maschine ins digitale Netzwerk des Unternehmens eingebunden und gesteuert werden. Dabei werden verschiedenste prozess- und sicherheitsrelevante Kennwerte, sowie Temperaturen, Strom und Spannung ergänzend erfasst. 

Diverse Vorteile ergeben sich aus der intelligenten Vernetzung für die Betreiber von Maschinen: alte Maschinen können intergriert werden sowie aus der Ferne überwacht werden. Einzelne Schritte können besser aufeinander abgestimmt und die Auslastung der Maschine besser geplant werden. Durch die Einbindung eines benutzerspezifischen Assistenzsystems kann Effizienz bzw. die Produktivität gesteigert werden. Auch vorrausschauende Instandhaltungsmaßnahmen, frühzeitiges Erkennen von Verschleißerscheinungen sowie Wartungsintervalle werden erfasst und durch Prozessdaten individuell für den Betrieb abgebildet. 

Technologien: Digitale Twin Technology, Bildverarbeitung, AR, Sensorik, Mess-Steuerungs-Systeme

Einsatzgebiete: konventionelle Maschinen durch Nachrüstung individueller Lösungen.

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Hub Wildau. An der Technische Hochschule Wildau
Technische Hochschule Wildau; Hochschulring 1; 15745 Wildau

ViCtoR - Vier-Gewinnt-Spiel gegen einen KI-gekoppelten Roboter

In der Automatisierungstechnik wird der Faktor Mensch oft vernachlässigt. Aktuelle Trends brechen das bisherige Verhältnis auf, bei dem sich die Mitarbeitenden nach den Maschinen richten müssen. Das ViCtoR-System trägt dazu bei, Maschinen einfühlsam zu gestalten. Wir erforschen, wie Vitalmesswerte genutzt werden können, Parameter der Maschinenkonfiguration für den menschlichen Kooperationspartner möglichst angenehm zu gestalten.

ViCtoR ermöglicht es dem Menschen, gegen eine KI im Spiel Vier-Gewinnt anzutreten, während gleichzeitig die Vitalwerte des menschlichen Gegners gemessen werden. Neben der intellektuellen Herausforderung wird der Mensch mit der Bewegung durch den Roboter konfrontiert. Die gesammelten Daten des Menschen werden genutzt, um Bewegungsmuster anzupassen sowie die Spielstrategie der KI zu rekonfigurieren.

Das System dient KMUs, Behörden und Start-Ups als Beispiel, wie künstliche Intelligenz funktioniert, lernt und reagiert. ViCtoR sensibilisiert und begeistert für die Themen Robotik, KI, Mensch-Roboter-Kooperation und Roboter-Integration. Es betont die Flexibilität und den Wissenstransfer. 

Technologien: Digitale Zwillingstechnologie, Robotik, Mensch-Roboter-Kooperation, Vitalmessung, Sensorik, Airskin Sensorik/Berührungsdetektor, Bildverarbeitung, Mobiles EKG und Blutdruckmessung, Greifsystem

Einsatz in medizinischen Labors, Produktion, Schreinerei, Bäckerei. Besonders monotone oder sich wiederholende Aufgaben wie das Beladen von Maschinen, Qualitätskontrolle, Be- und Entladen von Ladungsträgern.

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Hub Wildau. An der Technische Hochschule Wildau
Technische Hochschule Wildau; Hochschulring 1; 15745 Wildau

Vollautomatische Produktionslinie als Lern- und Testumgebung für digitale Lösungen

Das Wildau Smart Testbed (WST) ist eine vollautomatische Produktionslinie, die auch Logistik- und Kommissionierroboter umfasst. Es dient als Lern- und Testumgebung für digitale Lösungen und zielt darauf ab, Prozesse zu rationalisieren. Der modulare Aufbau des Testbeds ermöglicht einfache Lern- und Testerfahrungen, und das System lässt sich zu einem komplexen Netzwerk mit anderen Systemen in einer Fabrikumgebung ausbauen.

Das WST bietet eine Vielzahl von Test- und Präsentationsmöglichkeiten für Entwicklungsunternehmen, SPS-Hersteller sowie für Produktionsunternehmen, die eine Automatisierung ihrer Produktlinien in Erwägung ziehen. Der Einsatz von u.a. Mechatronik, Robotik, Sensorik, Pneumatik und Antriebstechnik gibt Einblicke in die Möglichkeiten einer vollautomatisierten und intelligenten Produktionslinie.

Das Testbed verfügt über verschiedene Antriebe, Motoren und Pneumatikzylinder, die in Kombination mit dem System gesteuert werden können, sowie über unterschiedliche Sensortechnologien wie Laser oder Farberkennung für verschiedene Prüfaufgaben. Handling-Komponenten wie Vakuumschalter, Druckschalter und pneumatische Muskeln werden zur Montage eingesetzt und schließlich erzeugt das Manufacturing Execution System (MES) des WST kundenspezifische Aufträge, überprüft die Prozesse und leitet Produktionskennzahlen ab.

Technologie: Mechatronik, Robotik, Mobile Robotik, Sensorik, Pneumatik, Antriebstechnik, Inbetriebnahme, Kommunikationstechnik, HMI-Visualisierung, Fahrerlose Transportsysteme, Digitaler Zwilling, AR, Energieüberwachung, Scada-System

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Hub Wildau. An der Technische Hochschule Wildau
Technische Hochschule Wildau; Hochschulring 1; 15745 Wildau

Virtuelle Fabrikumgebung zur Visualisierung und Problemlösung

Für KMU wird VR immer interessanter, weil sie jetzt erschwinglich und zugänglich ist und hilft, expliziten und impliziten Wissensverlust durch hohe Mitarbeiterfluktuation zu vermeiden. 

VR kann Produktionsverluste und Herausforderungen frühzeitig und wesentlich kostengünstiger erkennen. Produkt- und Produktionsumgebungen können ohne großen, teuren Aufwand untersucht werden.

Interaktives Testen ohne Gefahr macht VR auch für interaktives Lernen interessant. 

VR bietet ein breites Anwendungsspektrum für Unternehmen, die ihre Prozesse und Lernprozesse teilweise digitalisieren wollen. Wenn Konstruktions- und Prozessdaten ausreichend digitalisiert werden, kann dies die Marktfähigkeit im Zeitalter von Industrie 4.0 sogar steigern.

In der an der Hochschule geschaffenen virtuellen Fabrikumgebung kann die interaktive Bearbeitung von Problemen und Lösungsmöglichkeiten in der Wertschöpfungskette visualisiert werden. Mittels Gamification können Montageprozesse auf Basis von CAD und Montageanleitungen ohne die reale Produktumgebung erlebt werden.

Technologien: Digitale Zwillingstechnologie, AR/VR

Wo können Sie diesen Demonstrator kennenlernen
Hub Cottbus. An der BTU Cottbus-Senftenberg, BTU Cottbus-Senftenberg; Siemens-Halske-Ring 14; 03046 Cottbus

Autonom agierendes fahrerloses Transportsystem

Transport und Platzbeschränkungen: Der Transport von Materialien innerhalb eines Unternehmens kann wichtige Mitarbeiterressourcen binden und deren Verfügbarkeit für wertschöpfende Prozesse einschränken. Ein starres Fördersystem, wie z. B. Förderbänder, benötigt viel Platz und ist für dynamische oder häufig wechselnde Prozesse weniger geeignet. 

MIR - Mobiler Industrieroboter - ist ein autonom agierendes fahrerloses Transportsystem mit einem montierten Universalroboter UR5. Dieser Demonstrator zeigt verschiedene Lösungen im Bereich der Robotik, Intralogistik und Mensch-Roboter-Kollaboration. 

Dank adaptiver Routenplanung kann MIR selbstständig auf Veränderungen der Umgebung reagieren, ohne dass separate Fahrwege erforderlich sind. Die Ausführungsreihenfolge kann dynamisch angepasst werden, wodurch die Betriebsabläufe optimiert werden. Eine anpassbare, browserbasierte Benutzeroberfläche ermöglicht einfache Befehle auf einem Einstiegslevel. Da der montierte Roboter für die Mensch-Roboter-Kollaboration geeignet ist, lassen sich auch flexible Automatisierungslösungen ohne Schutzzaun realisieren. Handhabungs- und Montageaufgaben inklusive. 

Sowohl Lern- als auch Schulungsveranstaltungen, insbesondere im Bereich der Programmierung, sind ein guter Einsatz von MIR. 

Technologie: AI, AGV, Echtzeit-Ortungssystem, Robotik

Wo können Sie diesen Demonstrator kennenlernen
Hub Cottbus. An der BTU Cottbus-Senftenberg, BTU Cottbus-Senftenberg; Siemens-Halske-Ring 14; 03046 Cottbus