Die nächste Generation der Fertigung

Die Kombination aus analytischer und generativer KI in der Robotik hat das Potenzial, die Industrie zu transformieren und eine neue Ära der Fertigung einzuleiten. Generative KI ermächtigt Roboter dazu, eigenständig zu lernen. Ohne spezifische Programmierung geht der Roboter dabei nach dem Trial&Error-Prinzip vor. Er probiert so lange verschiedene Varianten durch, bis eine davon zum gewünschten Endergebnis führt. So können Roboter auch Aufgaben übernehmen, die für eine herkömmliche Programmierung zu vielschichtig oder komplex sind. Der Lernvorgang kann mithilfe spezieller Software auch virtuell stattfinden.

Qualifizierte Arbeitskräfte zu finden und zu halten, ist für Lagerbetreiber eine konstante Herausforderung. Besonders Pick&Place- oder Item-Picking-Anwendungen sorgen durch ihren monotonen Charakter für verminderte Produktivität, hohe Fluktuationsraten und damit verbundene Rekrutierungskosten. Fullfillment Center setzen deshalb verstärkt auf den Einsatz von Robotern, doch die hohe Pickrate, die große Vielfalt an Artikeln und Verformungen von Paketen, wie z.B. bei Kleidungsstücken häufig der Fall, stellt auch für die Robotik eine Herausforderung dar. Hier spielt KI ihre Vorteile aus. Machine Vision und KI ist z.B. in ABBs Robotic Item Picker kombiniert.

KI-basierte Robotik in der Praxis

Ausgestattet mit einem Roboter, Vakuumgreifern und einer speziellen Bildverarbeitungssoftware ist der Robotic Item Picker in der Lage, Artikel in unstrukturierten Umgebungen in Lagern und Fulfillment-Zentren genau zu erkennen und zu kommissionieren. Objekte können auch abgelehnt werden, wenn sie nicht der vorgegebenen Form oder Größe entsprechen. Auch die Vereinzelung von Paketen ist möglich und zusätzlich steigt die Produktivität, denn die Pickrate eines Roboters liegt mit 750 bis 1.400 Artikeln pro Stunde und einer Induktionsrate von 99 Prozent weit über der eines Menschen.

In Frachthäfen kommen Roboter zum Be- und Entladen von Containerschiffen und Lkw zum Einsatz. Der Ladeprozess läuft dabei vollautomatisiert über ein Kransystem ab. Die Schwierigkeit liegt jedoch in der Sicherung. Fast jeder Lkw verfügt über ein eigenes Sicherungssystem. Es gibt hunderte verschiedene Arten an Sicherungsbolzen. Die KI in den Robotern scannt und erkennt die Art der Bolzen und sorgt so für eine vorschriftsgerechte Frachtsicherung. Zwei Roboter reichen bereits aus, um 30 Container-Lkw in der Stunde abzufertigen – und Roboter arbeiten 24 Stunden am Tag.

In Fabriken ist autonome Mobilität entscheidend für eine flexible Automatisierung. Das Geheimrezept hier heißt Visual SLAM (Visual Simultaneous Localization and Mapping). Die Kombination aus KI und 3D-Bildverarbeitung versetzt AMR in die Lage, zwischen festen und beweglichen Objekten zu unterschieden, ihre Umgebung selbständig zu kartieren und auf dieser Basis intelligente Entscheidungen zu treffen. Gepaart mit der Software AMR-Studio für das intuitive Programmieren und Steuern wird die Inbetriebnahmezeit um bis zu 20 Prozent verkürzt. Das erleichtert und beschleunigt für Unternehmen mit unterschiedlichen Automatisierungs-Reifegraden und/oder einem Mangel an internen Robotikexperten den Einstieg in die AMR-Welt.

Die Fertigung von morgen ist flexibel

Die nächste Generation der Fertigung kombiniert all diese Konzepte in einer Anlage. Roboterzellen agieren dort vollautomatisiert und vernetzt mit autonomen mobilen Robotern, die untereinander orchestriert sind und kommunizieren. Statt linearer Produktionslinien entstehen so flexible Netzwerke, die auf dynamische Anforderungen reagieren können.

Diese Art der Fertigung bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich:

• Signifikante Platzersparnis, da die Teillogistik zentral für alle Fertigungszellen in der Produktion integriert wird.
• Unkomplizierte Anpassung der Kapazitäten an dynamische Anforderungen; einzelne Zellen können einfach hinzugefügt werden.
• Vernetzung der Komponenten und Austausch von Daten, nicht nur zwischen Robotern, sondern über den gesamten Produktionsprozess hinweg.

Wichtig dabei ist die gezielte Sammlung und Analyse der generierten Daten. Sie können für das zukünftige Training und die Weiterentwicklung der KI eingesetzt werden. Die Kombination von KI und Robotik in der Fertigung liefert zudem schnellere, qualitativ bessere und fundierte Entscheidungen für die Produktionssteuerung und führt zu resilienteren Wertschöpfungsketten.

Durch fortschrittliche Mechatronik, KI- und Bildverarbeitungssysteme sind ABB-Roboter heute zugänglicher, leistungsfähiger, flexibler und mobiler als je zuvor. Immer häufiger arbeiten sie nahtlos mit Menschen oder anderen Robotern zusammen, um mehr Aufgaben an mehr Orten erledigen zu können. Mit OmniCore hat ABB Mitte 2024 hierzu eine einheitliche Steuerungsarchitektur auf den Markt gebracht, die auf einer einzigen Plattform und Sprache basiert und das gesamte Portfolio an Hard- und Software integriert.

Der Mensch und die Roboter

Doch wo bleibt der Mensch in diesem Zukunftsszenario? Es ist richtig, dass Robotik, besonders in Kombination mit KI, heutige Berufsbilder verändert. Dabei steht jedoch die Entlastung der Menschen von schweren körperlichen, gefährlichen oder repetitiven Aufgaben im Vordergrund. So werden Kapazitäten freigesetzt, die wiederum für abwechslungsreichere oder kreative Aufgaben wie die Produktentwicklung eingesetzt werden können.

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