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Nachhaltige Produktion ist wichtiges Trendthema der Automatica 2022

Robotik-Trends auf der Automatica 2022
Automatica 2022 zeigt intelligente und nachhaltige Automation mit Robotern

Die „nachhaltige Produktion“ wird als Trendthema der Automatica 2022 in München vorgestellt. Welche Robotik-Entwicklungen Nachhaltigkeit, aber auch Trends wie die Digitalisierung, künstliche Intelligenz oder die Zusammenarbeit von Menschen und Maschinen fördern, zeigt die Fachmesse für Robotik und Automation vom 21. bis 24. Juni 2022.

» Nico Schröder, Korrespondent KEM Konstruktion, Augsburg

Inhaltsverzeichnis

1. Automatica-Forum zeigt Trends
2. Roboter stützen und fördern wichtige Nachhaltigkeitsziele
3. Robotik als Schlüsseltechnologie
4. Produktions- und Roboterdaten sinnvoll nutzen, Output steigern
5. Roboter stellen Echtzeitdaten bereit
6. Maschinenübergreifend kommunizieren
7. OPC-UA-Demonstrator zeigt wesentliche Vorteile des Digital Twins
8. Digitalisierung und Robotik leisten Beitrag zur Klimaneutralität
9. Vorschau aufs Automatica-Forum 2022

Auf der Automatica 2022 können Besucherinnen und Besucher vom 21. bis 24. Juni auf der Münchner Messe wichtigen Trends zu intelligenter Automation und Robotik nachgehen. Die Aussteller zeigen Montage- und Handhabungstechnik, Industrierobotik, Servicerobotik, industrielle Bildverarbeitung und digitale Lösungen für die Smart Factory. Hierzu öffnet die Messe Dienstag bis Donnerstag von 9.00 bis 18.00 Uhr sowie am Freitag bis 16.00 Uhr.

Automatica-Forum zeigt Trends

Von Trendanalysen bis hin zu Best-Practice-Beispielen bietet das Automatica-Forum in Halle A5.131 den Messebesucher*innen Wissen aus erster Hand und einen wertvollen Know-how-Transfer rund um vier wichtige Trends der Automatisierung – und zwar: digitale Transformation, künstliche Intelligenz , Mensch und Maschine sowie nachhaltige Produktion. Sie bilden den inhaltlichen roten Faden, der sich durch eine Vielzahl an Keynotes, Praxisvorträgen und weiteren Wissensformaten zieht – und sich natürlich auch in den täglichen Podiumsdiskussionen und Präsentationen der Aussteller widerspiegelt:

  • Was ist bei der praktischen Umsetzung der digitalen Transformation in Maschinenbau und Fertigung zu beachten? Wie lassen sich smarte Datenanalysen sowie Predictive-Maintenance-Konzepte bewerten? Gibt es konkrete Praxisbeispiele für die Fabrik der Zukunft? Neben technischen Aspekten wie diesen, geht es auch darum, wie Unternehmen ihre Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mit auf die „digitale Reise“ nehmen.
  • Dass KI kein vorübergehender Hype ist, ist im Markt angekommen. Doch was bedeutet das konkret für die Branche? Das Automatica-Forum bietet einen Überblick über die aktuellen technischen Möglichkeiten und Trends, beleuchtet die verschiedenen Aspekte des maschinellen Lernens und beschäftigt sich mit den Potenzialen von KI in der Produktion.
  • Die Smart Factory forciert die intelligente und nahtlose Zusammenarbeit von Mensch und Maschine. Wie müssen Software- und KI-Systeme gestaltet werden, um menschengerecht zu sein? Wie lässt sich die sichere und intuitive Interaktion mit Robotern erreichen? Das Automatica-Forum stellt kollaborierende Roboter für die Produktion vor und zeigt Wege, um die Robotik zu „demokratisieren“.
  • Das Ziel der EU, bis 2050 klimaneutral zu werden, lässt sich gerade auch mit Hilfe von Robotik und Automation unterstützen. Dabei geht es nicht nur um eine effizientere und klimafreundlichere Produktion an sich, sondern um Robotik und Automation als Enabler der wirtschaftlichen Herstellung klimafreundlicher Produkte wie Solarzellen oder Batterien für die Elektromobilität.

Das Forum wird auch 2022 wieder in großen Teilen von der Konradin Mediengruppe unter Federführung der Automationspraxis organisiert. Es deckt alle relevanten Anwendungsbereiche der Robotik und Automation ab. Während das Vormittagsprogramm den Fokus auf spannende Vorträge setzt, werden nachmittags ganz unterschiedliche Formate gespielt – zum Beispiel der munich_i CEO Round Table am Dienstag oder der Themenkomplex IIoT am Mittwoch.

Roboter stützen und fördern wichtige Nachhaltigkeitsziele

Dass Roboter einen maßgeblichen Beitrag leisten können, um wichtige Ziele bezüglich Nachhaltigkeit zu verfolgen, zeigt ein aktueller Bericht der International Federation of Robotics (IFR). Vielmehr können Roboter laut IFR dabei helfen, die UN-Entwicklungsziele für Nachhaltigkeit zu erreichen. Der Einsatz von Robotern spiele bei der Erreichung der von den Vereinten Nationen (UN) aufgestellten Ziele für nachhaltige Entwicklung – die so genannten Sustainable Development Goals (17 SDG) – eine wichtige Rolle. Die International Federation of Robotics hat 13 SDG ermittelt, bei denen Roboter heute schon neue Maßstäbe für eine nachhaltige Entwicklung setzen.

„Der Einsatz von Robotik bietet wichtige Chancen, die Nachhaltigkeitsziele der UN konkret umzusetzen“, sagt Milton Guerry, Präsident der IFR. „Wir unterstützen die Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung und es gibt bereits fantastische neue Möglichkeiten, wie Roboter dabei helfen, Ressourcen zu sparen und grüne Technologien der Zukunft zu produzieren“, so Guerry weiter.

Dr. Susanne Bieller, Generalsekretärin der IFR erklärt: „Robotik und Automation sind Schlüsseltechnologien auf dem Weg zu einer nachhaltigen Ressourcennutzung. Intelligente Automatisierung senkt die Produktionskosten: In der E-Mobilität ist dies beispielsweise ein entscheidender Faktor, um der Batterietechnologie zum Durchbruch zu verhelfen oder die Brennstoffzellenproduktion für Wasserstoff als Alternative zu fossilen Energien zu fördern. Gleichzeitig reduziert die hocheffiziente Produktionstechnik den CO2-Ausstoß.“

Robotik als Schlüsseltechnologie

Saubere Energie, industrielle Innovation und nachhaltige Landwirtschaft sind drei Beispiele, die zeigen, wie der Einsatz von Robotern dazu beiträgt, diese UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung zu erreichen.

Roboter werden inzwischen eingesetzt, um Produktionslinien für grüne Technologie zu automatisieren. Das schwedische Solarenergie-Unternehmen Absolicon hat beispielsweise ein System entwickelt, mit dem Sonnenenergie eine breitere Anwendung in der Industrie finden wird: Ein neuartiger Parabolspiegel bündelt die Sonneneinstrahlung und wandelt sie in Dampf um, der mit Temperaturen von bis zu 160 Grad für den Einsatz in der industriellen Produktion geeignet ist. Dampf und Wärme wird praktisch in allen Industrien für Produktionsprozesse benötigt. Das Emissionseinsparungspotenzial der grünen Technik ist enorm: Jeder Quadratmeter eines solchen thermischen Kollektors erzeugt das Energieäquivalent von 100 Litern Öl. Die Automatisierung mit zwei ABB-Robotern hat die Produktion im Absolicon-Werk in Härnösand drastisch erhöht. Während das Unternehmen vorher mit manuellen Produktionsmethoden am Tag nur drei Solarkollektoren herstellte, hat die neu installierte Roboterlinie nun die Kapazität erreicht, alle sechs Minuten einen neuen Kollektor herstellen zu können.

Roboter Reparieren und Runderneuern ist eine erfolgreiche Strategie für Roboterhersteller und ihre Kunden, um Kosten und Ressourcen zu sparen. Hintergrund ist die sehr lange Nutzungsdauer für einen Industrieroboter von bis zu dreißig Jahren. In der Konstruktion möglichst wenig Teile zu verwenden, um damit von Anfang an das Risiko künftiger Ausfälle zu verringern ist ein wichtiger erster Schritt dieser Philosophie. Um den Kunden langfristige Reparaturen anbieten zu können, ist zudem die Vorhaltung von Ersatzteilen eine Herausforderung. Der japanische Roboterhersteller Fanuc betreibt beispielsweise in Luxemburg ein Zentrallager für Europa, in dem eine große Anzahl von Ersatzteilen ortsnah vorrätig gehalten wird. Das Lager hat die Größe eines Fußballfeldes und verfügt über 600.000 Ersatzteile auf Lager. Ersatzteile zum Kunden zu transportieren und die Maschine vor Ort zu reparieren, ist oft ressourceneffizienter als neue Maschinen herzustellen und zu versenden. Schließlich kostet jede Stunde Maschinenstillstand den Kunden Geld. Hersteller wie Fanuc, Kuka oder Yaskawa betreiben aus diesem Grund alle spezielle Reparaturzentren, in denen Tausende von Industrierobotern überholt und für ein zweites Leben ausgerüstet werden.

In der Landwirtschaft machen neue Feldroboter den Einsatz von Herbiziden überflüssig. Die mobilen Helfer fahren die Reihen auf den Anbauflächen auf und ab. Ausgestattet mit Kameras und KI-Software sind sie in der Lage, Unkraut gezielt zu lokalisieren und mit einem Laserstrahl zu verbrennen. Mit der neuen Technologie wird nicht nur der Einsatz von chemischen Unkrautvernichtern vollständig ersetzt, sondern Biobauern haben damit auch eine Alternative für ein ähnliches Verfahren, dem „Abflammen“, bei dem Propanbrenner zur Unkrautbekämpfung eingesetzt werden. Das Abflammen konnte ohnehin nur vor der Aussaat erfolgen, da zu einem späteren Zeitpunkt die Nutzpflanzen ebenfalls verbrannt wären. Das Fraunhofer EZRT-Forschungszentrum hat gemeinsam mit Partnern einen Agrarroboter mit Navigationstechnik für die Unkrautbekämpfung in Zuckerrübenfeldern ausgestattet und setzt dabei auf eine mechanische Methode. Der BlueBob 2.0 erledigt die Arbeit ebenfalls autonom, sodass die Landwirte ihre Zeit für Aufgaben mit höherer Wertschöpfung einsetzen können. Da die manuelle Unkrautbekämpfung eine sehr mühsame Tätigkeit für Menschen ist, trägt die neue Technologie auch zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen in der Landwirtschaft bei. Die Übernahme von schmutziger, repetitiver oder gefährlicher Arbeit ist eine Aufgabe, die alle Roboter sehr gut übernehmen können.

Produktions- und Roboterdaten sinnvoll nutzen, Output steigern

Man nehme eine moderne, weitgehend automatisierte Produktion, sammle Daten von diversen Robotern, Handhabungssystemen und Maschinen und werte diese Daten aus. Intelligent verknüpft lassen sich aus diesen Informationen Outputsteigerungen von 15 bis 25 % realisieren, ohne einen Cent in Hardware zu investieren. Folgende Use Cases veranschaulichen, was ganz konkret mit der digitalen Transformation gemeint ist und welche Vorteile sinnvoll genutzte Digitalisierung bringt:

Ein deutscher Automobilhersteller hat in einem seiner Werke die Daten der knapp 400 Roboter im Karosserierohbau gesammelt, analysiert und mit Hilfe von Algorithmen auch mit Umfeldinformationen – bis hin zu den Wetterdaten – in Beziehung gesetzt. Die Erkenntnisse waren aufschlussreich und führten unter anderem zu Veränderungen der Schweißparameter beim Fügen von warmumgeformten Stählen. Das Ergebnis: Der Output pro Stunde konnte von 18 auf 21 Karossen gesteigert werden. Die Perspektive: Die Daten sollen künftig für die selbstständige Optimierung der Anlagen genutzt werden oder um sich anbahnende Störungen zu erkennen.

Ein zweites Beispiel kommt ebenfalls aus dem Karosserierohbau eines Premium-Autoherstellers und vom Automatica-Aussteller Festo. Dessen Systemspezialisten haben die vorhandenen Anlagen-PCs der Roboterzelle um eine Software erweitert, welche die Diagnosedaten der Schweißzange einsammelt und an einen Cloud-Eingangspunkt sendet. In der Cloud wird eine Instandhaltungsapplikation betrieben, die nicht nur die Daten im Browser auf einem Instandhaltungsdashboard darstellt, sondern – mit Hilfe von künstlicher Intelligenz – auch eine Abschätzung der voraussichtlichen Lebensdauer vornimmt. Mit Hilfe dieses Predictive-Maintenance-Systems konnte der Autohersteller die Ausfallzeiten der Schweißroboter um 25 % reduzieren.

Roboter stellen Echtzeitdaten bereit

Was braucht man, um solche Effizienzgewinne zu erschließen? Diese Frage wird auf der Automatica beantwortet. Die Hardware der Automatisierung ist jedenfalls schon jetzt bereit für die Digitalisierung. Während sie zum Beispiel schweißen, picken, montieren und handhaben, sammeln sie gleichzeitig Daten und damit den Grundstoff der digitalen Welt – und das in ganz erheblichem Umfang.

Peter Pühringer, Geschäftsführer von Stäubli Robotics, sagt dazu: „Unsere Roboter stellen für KI-basierte Aufgaben und für selbstoptimierende Systeme alle dafür benötigten Daten in Echtzeit zur Verfügung. Unsere Sechsachs-Roboter können permanent rund 2.000 Daten liefern, darunter Betriebstemperaturen in jeder Achse, Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte, Momente und vieles mehr.“ Diese Datenmenge ermögliche es dem Anwender nicht nur, die Performance der Roboter zu überwachen und sie in digitale Predictive-Maintenance-Konzepte einzubinden. Die Daten könnten auch an andere Maschinen weitergegeben und in übergeordnete IT-Systeme integriert werden. Das allerdings erfordere passende Schnittstellen, und die bringe ein Roboter heute mit.

Maschinenübergreifend kommunizieren

Zu den gefragten Standards gehört zum Beispiel OPC UA als maschinenübergreifendes Kommunikationsprotokoll. Fanuc nutzt sowohl auf Feldbusebene als auch zu übergeordneten IT-Systemen verschiedene Kommunikationsprotokolle wie OPC UA und MT-Connect Server. Darüber hinaus unterstützt der japanische Roboterhersteller branchenspezifische Protokolle wie das in der spanenden Fertigung gebräuchliche Umati, das unter anderem die direkte Verknüpfung von Werkzeugmaschinen und Robotern ermöglicht.

Offene Schnittstellen spielen auch bei der Entwicklung des neuen Roboterbetriebssystems und digitalen Ecosystems von Kuka eine Rolle. Sie bilden die Basis dafür, dass mit iiQKA jeder Zugang zur Welt der Automatisierung erhält – egal, ob Experte oder Nicht-Experte. Das Betriebssystem basiert auf einer modularen Software-Architektur. Von Benutzern für Benutzer entwickelt, wird die neue Systemsoftware den Einsatz von Robotern schneller, effizienter und für alle zugänglich und einfach anwendbar machen. Der Kernwert ist die Benutzerfreundlichkeit.

Wenn solche Konzepte Wirklichkeit werden, muss der Anwender parallel zur automatisierten Produktion auch die dafür geeignete IT-Struktur aufbauen. Konkret: Da es sich um sehr große Datenmengen handelt, muss er wohl Edge Computing und Cloud Computing nutzen. Und er wird – wie die eingangs vorgestellten Use Cases zeigen – nicht umhinkönnen, KI einsetzen, um die Daten umfassend auszuwerten.

OPC-UA-Demonstrator zeigt wesentliche Vorteile des Digital Twins

Die Vorteile des Digital Twins in der Produktion wird auf der diesjährigen Automatica ein Industrie-4.0-Demonstrator begreifbar machen, den der VDMA-Fachverband Robotik + Automation zeigt: Der Demonstrator soll einerseits eine reale Montagemaschine mit Rundschalttisch sein und gleichzeitig deren digitales Abbild, in das die Betrachter virtuell eintauchen können. Er soll sichtbar machen, wie unterschiedliche Bausteine von Industrie 4.0 in einem Gesamtkonzept interagieren und welcher Nutzen daraus resultiert. Diese Bausteine bestehen aus den OPC UA Companion Specifications, dem Skill-Konzept und dem digitalen Zwilling. Hierbei ist bereits heute die domänenübergreifende Interoperabilität Wirklichkeit, also die Fähigkeit verschiedener Geräte und Maschinen, einfach und direkt miteinander zu kommunizieren, also beispielsweise indem Roboter mit Bildverarbeitungssystemen oder Werkzeugmaschinen kommunizieren – und zwar hersteller- und ortsunabhängig. So wird der Weg für Anwendungen wie Geräteverwaltung (Asset Management), Data Mining, Zustandsdatenüberwachung (Condition Monitoring), virtuelle Inbetriebnahme, maschinelles Lernen und viele weitere Business Cases geebnet.

Die „Open Platform Communications Unified Architecture“, kurz: OPC UA, etabliert sich zusehends im Maschinen- und Anlagenbau. Die offene Schnittstelle ermöglicht die digitale Vernetzung, läuft auf vielen Betriebssystemen und sorgt für herstellerübergreifende Kompatibilität.

Digitalisierung und Robotik leisten Beitrag zur Klimaneutralität

Epson Robotik-Chef Volker Spanier verweist auf einen weiteren Aspekt: „Laut einer Studie des Branchenverbands Bitkom kann die Digitalisierung in der Fertigung, wenn sie denn konsequent umgesetzt würde, den CO2-Ausstoß in Deutschland im Jahr 2030 um bis zu 64 Megatonnen reduzieren – ein unglaublicher Wert auf dem Weg zur Klimaneutralität.“

www.automatica-munich.com

Ein Überblick zu den Automatica-Ausstellern 2022, online unter:
hier.pro/CtNzm


Vorschau aufs Automatica-Forum 2022

In Halle A5.131 liefert das Automatica-Forum an allen vier Messetagen mit Keynotes, Praxisvorträgen und Podiumsdiskussionen sowie Ausstellervorträgen spannende Fachinformationen. Das Forum wird auch 2022 wieder in großen Teilen von der Konradin Mediengruppe unter Federführung der Automationspraxis organisiert – anbei einige Highlights der Keynotes 2022:

  • Patrick Klingler, Mercedes Benz AG: “ Moderne künstliche Intelligenz demystifiziert“
  • Dr.-Ing. Matthias Peissner, Fraunhofer IAO: „KI-Anwendungsbeispiele aus der Praxis und Mensch-Technik-Interaktion“
  • Esben Ostergaard, Reinvest Robotics: „Future of robotics – beyond the factory floor“
  • Lucas Spreiter, Gründer von Unetiq und Leiter der Arbeitsgruppe Nachhaltigkeit im KI Bundesverband: „Künstliche Intelligenz im Einsatz für mehr Energieeffizienz“

Und auch die Themen der Aussteller-Vorträge können sich sehen lassen – hier einige Highlights:

  • Balluff: „Mehr Effizienz durch Transparenz, mehr Flexibilität durch Funktionalität: Wie kann das Sensor-System der Zukunft aussehen, um die Anforderungen moderner Fertigungsanlagen zu erfüllen?“
  • Beckhoff: „Neurons in Motion: künstliche Intelligenz in der SPS und Motion Control“
  • Fruitcore Robotics: „Ease-of-Use in der Automatisierung. Einfach: HORST.“
  • IDS: „KI-basierte Automatisierung ohne Programmierkenntnisse“
  • Neura Robotics: „Cognitive robots: Enabling true collaboration between human and machine“
  • Schaeffler: „Zusammenspiel von Mensch & Maschine im Schaeffler-Sondermaschinenbau“
  • Schunk: „What it means to build smart grasping services“
  • Siemens: „The Autonomous Factory designed by and for people. Discover the role of AI and their suitability for industrial use“
  • Stäubli: „Flexibility on the factory floor – how high payload AGVs can unlock the production of the future“
  • Yaskawa: „Von traditioneller Fertigung zu smarter Automatisierung – moderne Konzepte für Mensch und Roboter“
  • Xitaso: “Von Ihren Daten zur KI – in kleinen Schritten zum großen Erfolg“
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