Omron-Deutschland-Chef Kluger zum Adaptiven Lernen

Automatisierung ohne Brüche

Omron-Deutschland-Chef Kluger zum Adaptiven Lernen

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Wenn es um die Erschließung neuer Technologien geht, ist häufig Omron einer der Treiber der Entwicklung. Deutlich zu sehen ist das bei dem Tischtennis spielenden Roboter Forpheus, der unter anderem die Gesichtserkennungssoftware Okao nutzt, um sein Gegenüber besser einzuschätzen. Mit der Sysmac-Plattform steht zudem eine umfassende Lösung für Automatisierungsaufgaben zur Verfügung – künftig ergänzt um einen KI-Maschinen-Controller, der Künstliche Intelligenz (KI) und SPS-Funktionalität integriert.

Interview: Armin Barnitzke und Michael Corban, Konradin Mediengruppe

KEM Konstruktion: Herr Dr. Kluger, wer Omron auf einer Messe besucht, bleibt meistens vor Ihrem Tischtennis-Roboter stehen. Was steckt dahinter?

Dr. Klaus Kluger: Mit unserem Ping-Pong-Roboter Forpheus versuchen wir zu verdeutlichen, was Machine Learning oder Adaptives Lernen bedeutet. Dank seiner adaptiven Algorithmen kann sich der Tischtennis-Roboter auf unterschiedliche Partner einstellen. Dazu haben wir ihn zunächst mit vielen hundert Personen Tischtennis spielen lassen – Laien ebenso wie echten Profis. So hat Forpheus die Verhaltensmuster der Spieler kennengelernt und kann nun anhand der Bewegungen das Verhalten verschiedener Spieler erkennen und deren Schlag vorausberechnen.

KEM Konstruktion: Welche Rolle spielt dabei Ihre Gesichtserkennungssoftware Okao?

Kluger: Okao wurde ursprünglich für Handy-Kameras entwickelt. Diese Gesichtserkennung verwenden wir aber beim Tischtennis-Roboter, um zu schauen, ob der Spieler gestresst aussieht oder entspannt, um die Spielweise des Roboters darauf einzustellen. Letztlich hat das aber weniger mit Künstlicher Intelligenz zu tun, als vielmehr mit der Erkennung des Nutzers.

KEM Konstruktion: Okao lässt sich aber auch in der Industrie nutzen, etwa an Bedienterminals?

Kluger: Genau – mit Okao kann man den Benutzer nicht nur identifizieren, sondern man kann auch erkennen, ob er Fragezeichen im Gesicht hat. Wenn der Mitarbeiter an der Maschine komisch schaut, dann könnte man ihm theoretisch anbieten: Brauchst Du Unterstützung? Möchtest du mal im Handbuch nachlesen? Jenseits der Industrie setzen wir die Technologie zudem in Autos ein. Dabei wird der Fahrer eines Autos analysiert in seinen Bewegungen. Und wenn er einzuschlafen droht, ertönt ein Warnsignal.

KEM Konstruktion: Das Thema Machine Learning oder Adaptives Lernen führt ja direkt in den Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI). Welche Bedeutung hat diese für Omron im Umfeld von Fabrikautomation und Robotik?

Kluger: Wir gehen das Thema Künstliche Intelligenz aktiv an. Beispielsweise haben wir mit der E5_D-Serie einen KI-Temperaturregler vorgestellt, der eine optimale Temperaturregelung ohne das Eingreifen durch einen Bediener ermöglicht. Alle typischen Optimierungen, die bisher von Experten vor Ort vorgenommen werden mussten, wurden durch künstliche Intelligenz automatisiert. Und wir arbeiten an einem Maschinen-Controller mit KI-Funktionalität, der als Erster seiner Art eine Integration der KI-Verarbeitungsfunktionen und der SPS-Funktionalität erzielt. Dank der lernenden Algorithmen kann der KI-Maschinen-Controller anhand von Echtzeitdaten die wiederholten Bewegungsabläufe der Anlagen erlernen und so über erste Anzeichen von abnormen Mustern auf Anlagenstörungen schließen.

KEM Konstruktion: Können Sie das etwas ausführlicher beschreiben?

Kluger: Fehler früh zu erkennen, lernt das KI-System, in dem es wiederum zunächst genügend Daten über den Normalzustand sammelt. Sprich: Wenn die Anlage ordnungsgemäß läuft, lernt das System den Normalzustand zu interpretieren. Auf dieser Basis kann das System dann einen sich abzeichnenden Fehlerzustand schnell erkennen und so etwa eine vorausschauende Wartung ermöglichen. Mit diesen Algorithmen kann man aber auch den Fertigungsprozess im optimalen Zustand halten – etwa in dem die Maschine auf veränderte Parameter wie Temperaturänderungen reagiert.

KEM Konstruktion: Wann kann man diesen KI-Controller von Omron kaufen?

Kluger: Wir machen mit Kunden bereits eine ganze Reihe von Testläufen. Auf den Markt kommen soll der KI-Controller im zweiten Halbjahr 2018. Zunächst wird KI sicher erst einmal eine Zusatzfunktion sein. Ob und wann die Funktion in allen Controllern flächendeckend zur Verfügung steht, muss man abwarten.

KEM Konstruktion: Letztlich liegt die Hauptstoßrichtung der Künstlichen Intelligenz also in der schlauen Datenaufbereitung?

Kluger: Ja – wir haben in der Automatisierung eine Menge intelligente Sensoren, die alle Daten liefern. Wir haben eine regelrechte Flut an Daten. Aber aus dieser Flut an Daten diejenigen Informationen herauszufiltern, die für den Anlagenbetreiber wirklich entscheidend sind, das ist die große Herausforderung. Nehmen Sie ein Beispiel aus der Prozessindustrie: Bei Unfällen in Raffinerien hat man festgestellt, dass die Mitarbeiter in der Leitzentrale fünf Minuten bevor es geknallt hat so viele Warnungen bekommen haben, dass sie vollkommen überfordert waren. Die Kunst ist also, die Flut an Information so zu selektieren, dass der Betreiber im richtigen Moment am richtigen Knopf dreht – damit zum Beispiel in der Automatisierung die Anlage gar nicht erst ausfällt.

KEM Konstruktion: Wollen Sie bei der KI auch Cloud-Möglichkeiten nutzen? Etwa um maschinenübergreifend Daten zu sammeln und zu vergleichen, um dann Prozessverbesserungen anzustoßen?

Kluger: Unser Ansatz verfolgt im ersten Schritt, lernende Algorithmen auf der Maschine in Echtzeit zu nutzen. Es ist konsequent, die analysierten Muster weiter zu analysieren. Hierzu sind sowohl Edge-Lösungen angedacht sowie eine cloudbasierte Plattform. Primär geht es um den Nutzen für die Produktivität unter den Gesichtspunkten von Echtzeit und Sicherstellung von Anforderungen an die Cyber-Security. Im Health-Care-Bereich verfügen wir schon über solche Erfahrungen. Wir verkaufen zum Beispiel bereits ein Blutdruckmessgerät, das der Patient permanent am Arm trägt und das dann die Messwerte direkt in die Cloud funkt. Diese Messwerte kann sich der Hausarzt anschauen, um zu sehen, wie es seinem Patienten geht – und um so zum Beispiel seine Medikation zu überprüfen. So etwas ist natürlich auch im Bereich der industriellen Automatisierung nutzbar.

KEM Konstruktion: In der industriellen Automatisierung bieten Sie vor allem die Steuerungslösung Sysmac an. Was zeichnet diese aus?

Kluger: Sysmac ist unser Alleinstellungsmerkmal. Sysmac ist weit mehr als eine PLC-Steuerung. Sysmac ist eine umfassende, voll skalierbare Automationslösung, die einzelne Themen wie Bildverarbeitung, Sensorik, Sicherheitstechnik, Motion, SPS und Robotik auf einer harmonisierten Plattform vereint – verbunden über Ethercat für die schnelle Kommunikation. Der Vorteil solch einer harmonisierten Plattform ist: Sie schließt die Schnittstellenproblematik nahezu völlig aus, was letztlich auch die Flexibilität stärkt. Anpassungen und Umrüstungen von Maschinen und Anlagen sind damit sehr leicht möglich, weil man sich nur mit einem System beschäftigen muss. Das wird für Kunden immer wichtiger.

KEM Konstruktion: Warum?

Kluger: Wir sehen ganz klar die veränderten Anforderungen bei unseren Kunden: Sinkende Losgrößen bis zur Losgröße 1. Der Produktmix steigt. Die Produkt-Lebenszyklen werden immer kürzer. Heute baut man nicht mehr eine Anlage, die dann zehn Jahre unverändert durchläuft. Heute müssen Kunden die Maschinen nach kurzer Zeit schon wieder umrüsten, oft schon nach einem halben Jahr. Der Kunde benötigt also Anlagen, die modular aufgebaut, flexibel erweiterbar und skalierbar sind. Und die vor allen Dingen leicht umzuprogrammieren sind. Hier kommen wir wieder zu den Vorteilen unserer Sysmac-Plattform: Ob Vision, Motion, Sensorik oder Safety – alles kann der Kunde über eine umfassende Plattform steuern; nun sogar ergänzend mit integrierter Robotik. Dank der einheitlichen Plattform lässt sich alles leicht anpassen.

KEM Konstruktion: Es geht also nicht nur um Sysmac als Hardwareplattform, sondern insbesondere auch um die Entwicklungsumgebung?

Kluger: Ganz genau. Sysmac Studio ist ein zentraler Bestandteil. Wir haben jetzt gerade eine neue Version herausgebracht, mit der Mitarbeiter an verschiedenen Orten am gleichen Automationsprojekt arbeiten können. Im Grunde genommen kann man damit eine Art Crowd Working umsetzen.

KEM Konstruktion: Wie steht es um den weiteren Ausbau der Sysmac-Plattform? Planen Sie weitere Funktionalitäten?

Kluger: Definitiv. Die Plattform wird stetig ausgebaut. Beispielsweise haben wir hier erst kürzlich CNC-Funktionalitäten für komplexe Bearbeitungsvorgänge wie 3D-Interpolation und Positionskompensation integriert. Damit lassen sich mit Sysmac präzise weggesteuerte CNC-Anwendungen wie XY-Schneiden, Fräsen oder Drehen umsetzen. Und weil ein einziger Controller die Programme für SPS und CNC in einem Steuerungsintervall ausführt, lassen sich Prozesse schnell synchronisieren. Passend dazu haben wir auch die Entwicklungsplattform Sysmac Studio um CNC-Einstellungen und G-Code-Programmierung erweitert.

KEM Konstruktion: Welche Rolle spielt bei all dem die Robotik – 2015 hat Omron ja den US-amerikanischen Roboterhersteller Adept übernommen?

Kluger: Die Akquisition war letztlich ein Win-Win-Deal für beide Seiten. Omron hatte bis dahin zwar ein breites Automationsportfolio – von Vision und Sensorik über Motion bis zur Steuerung – aber eben keine eigene Robotik. Also hat Omron eine Robotikfirma gesucht, die in ähnlichen Bereichen und Branchen unterwegs ist, wie man selber. Hier kam Adept mit seinen Stärken in Kleinteilehandling und Montage goldrichtig. Und Adept wiederum profitiert nun von der Zugehörigkeit zu einem internationalen Automationskonzern. Gerade in Deutschland ist die Robotik ein bedeutender Umsatzträger, denn Deutschland war für Adept stets der wichtigste Markt. Zukünftig wollen wir die Kunden stärker von der Leistungsfähigkeit unseres Gesamtsystems überzeugen und diese ganzheitlichen Lösungen anbieten. Wir wollen den Kunden helfen, ihre Prozesse zu vereinfachen – auf eine elegante Art und Weise. Zentraler Pfeiler dafür ist unsere Sysmac-Plattform.

KEM Konstruktion: Ist der Roboter in einem Gesamtsystem für Sie Teil einer Maschine oder Dreh- und Angelpunkt der Automation?

Kluger: Das hängt von der jeweiligen Applikation ab. Auf der einen Seite gibt es Anlagenbauer, die bauen ihre Lösung um den Roboter herum, weil für sie der Roboter der zentrale Teil der Anlage ist. Auf der anderen Seite gibt es einfache Anwendungen wie Pick&Place, da ist der Roboter eben nur ein Teil der ganzen Maschine. Hier können wir natürlich mit dem umfassenden Omron-Portfolio von der Sensorik bis zur Steuerung punkten. Daher werden wir die Robotik weiter aktiv in die Sysmac-Plattform integrieren.

KEM Konstruktion: Wird das dann soweit gehen, dass die Adept-Robotersteuerung quasi verschwindet und der Roboter direkt aus der Sysmac-Plattform heraus gesteuert wird?

Kluger: Das geht bereits. Wir können den Roboter heute schon über die Sysmac-Plattform steuern. Gerade relativ simple Pick&Place-Applikationen lassen sich prima über die Sysmac-Plattform abbilden. Aber natürlich gibt es auch genügend komplexe, sehr spezifische Robotik-Applikationen. Dass Sysmac auch die komplexen Anwendungen abbilden kann, wäre dann die nächste Stufe. So etwas kann im Moment noch die Robotersteuerung ein bisschen besser, aber wir arbeiten an Lösungen, dies zu integrieren.

KEM Konstruktion: Nachdem in Sysmac ja auch das Thema Safety integriert ist: Führt das nicht irgendwann auch zu dem Thema kollaborative Robotik?

Kluger: Die kollaborative Robotik ist für jeden Roboterhersteller ein Thema und auch wir arbeiten natürlich daran. Wobei wir im Grunde genommen mit unseren mobilen Robotern bereits eine kollaborative Lösung haben. Hier gibt es ja eine sehr starke Mensch-Maschine-Kooperation.

KEM Konstruktion: Wie passen Ihre mobilen Robotik-Plattformen in das Gesamtbild?

Kluger: Natürlich ist die mobile Robotik erst einmal separiert zu betrachten – sie ist kein Teil der Sysmac-Plattform. Aber letztlich geht es hierbei auch um eine flexible Produktion. Mit Sysmac bieten wir eine ganzheitliche Plattform für den Aufbau der gesamten Automatisierungsstraße – und die mobile Robotik erweitert das Ganze nun in Richtung Intralogistik: Damit kann man Teile vom Lager zur Maschine bringen und die Fertigprodukte zurück ins Lager. Oder Produkte zur Bearbeitung flexibel von einer Maschine zur nächsten – der Materialfluss muss nicht mehr linear sein. Dieser flexible Transport ist gelebte Industrie 4.0.

KEM Konstruktion: Was sind die Vorteile Ihrer mobilen Plattform im Vergleich zu traditionellen Fahrerlosen Transportsystemen (FTS)?

Kluger: Ich vergleiche das gerne mit dem Beispiel von Straßenbahn und Taxi. Klassische lasergesteuerte oder magnetgesteuerte Fahrerlose Transportsysteme fahren einen vorgegebenen Weg. Wenn eine Palette im Weg steht, dann ist das FTS aufgeschmissen. So wie auch die Straßenbahn stehen bleibt, wenn ein Laster auf den Schienen steht. Unser mobiler Roboter dagegen ist durch sein autonomes Navigationssystem wie ein Taxi in der Lage, Ausweichrouten zu nehmen. Gesteuert wird das Ganze durch unseren Enterprise Manager. Der koordiniert wie eine Taxizentrale die Fahrten der einzelnen mobilen Roboter.

KEM Konstruktion: In welche Richtung entwickeln Sie Ihre mobile Plattform weiter? Geht es auch darum, die mobile Plattform mit einem kleinen Roboter zu kombinieren, um damit Maschinen zu be- und entladen?

Kluger: Das wäre sicherlich ein nächster sinnvoller Schritt. Derzeit arbeiten wie aber eher an höheren Traglasten. Das ist ein Thema, das von unseren Kunden sehr stark nachgefragt wird, gerade in der Automobilindustrie. Im Moment können wir maximal 130 Kilogramm transportieren, aber es gibt einen klaren Bedarf für 500 Kilogramm bis hin zu 1 Tonne. Zudem arbeiten wir daran, unsere Software zu optimieren. So fragen Kunden nach einer genaueren und schnelleren Positionierung.

https://industrial.omron.de

Weitere Details und Hintergründe zur Steuerungsplattform Sysmac:

http://hier.pro/7iA2e


„Wir arbeiten an einem Maschinen-Controller mit KI-Funktionalität, der als Erster seiner Art eine Integration der KI-Verarbeitungsfunktionen und der SPS-Funktionalität erzielt.“

Dr. Klaus Kluger, General Manager Central Region, Omron Electronics GmbH
Bild: Rüdiger J. Vogel/Konradin Mediengruppe

„Wir sehen ganz klar die veränderten Anforderungen bei unseren Kunden: Heute müssen Kunden die Maschinen nach kurzer Zeit schon wieder umrüsten, oft schon nach einem halben Jahr.“

Dr. Klaus Kluger, General Manager Central Region, Omron Electronics GmbH
Bild: Rüdiger J. Vogel/Konradin Mediengruppe

„Mit Sysmac bieten wir eine ganzheitliche Plattform für den Aufbau der gesamten Automatisierungsstraße – und mit mobiler Robotik muss der Materialfluss nicht mehr linear sein. Dieser flexible Transport ist gelebte Industrie 4.0.“

Dr. Klaus Kluger, General Manager Central Region, Omron Electronics GmbH
Bild: Rüdiger J. Vogel/Konradin Mediengruppe

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Zum Unternehmen

Omron mit Sitz in Japan treibt Innovationen und neue Technologien wie die biometrische Gesichtserkennung, künstliche Intelligenz oder den kollaborierenden Ping-Pong-Roboter Forpheus voran. 2015 wurde zudem der amerikanische Roboterhersteller Adept übernommen und das Entwicklungsteam dort deutlich aufgestockt. Aber auch in Europa gibt es Entwicklungszentren; etwa in England, Spanien oder in Holland, weil aus Europa wichtige Impulse kommen. So wird die Entwicklung für IPC und Motion Control federführend aus Europa betrieben. Global sind alle Entwickler zu den Themen der Digitalisierung vernetzt.

www.omron.com

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