Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGPDie Digitalisierung bietet im Bereich der Logistik ein enormes Potential für die Effizienzsteigerung. Hier kann durch eine offene und kooperative Automatisierung der wertschöpfende Arbeitsanteil von Mitarbeitern erheblich verbessert werden. Gemeinsam mit Airbus realisiert das Fraunhofer IGP über mehrere Jahre im Rahmen eines Luftfahrtforschungs und – technologie-Projektes die Integration einer automatisierten Krananlage in den komplexen Produktionsprozess moderner Flugzeuge. Die Philosophie vom Fraunhofer IGP setzt auf die Erweiterung konventioneller Krananlagen mit den Funktionalitäten industrieller Roboter. Die digital vernetzte Steuerungsplattform ermöglicht flexiblen systemübergreifenden Informationsaustausch, während das innovative Sicherheitskonzept Menschen innerhalb des Arbeitsraumes zuverlässig schützt.
Problemstellung
Die Anforderungen an den Logistikbereich wächst im Zuge der Digitalisierung enorm. Automatisierte Krananlagen können hier einen Beitrag zur Entlastung im Materialfluss leisten. Jedoch änderte sich im Laufe der letzten Jahre die Komplexität gewünschter Anlagen, sodass sie immer häufiger in bisher artfremden Disziplinen eingesetzt werden. Abseits der häufig einfachen Positionieraufgaben in Lagerbereichen werden die Anlagen zunehmend in den hiesigen Produktionsprozess integriert. Dies erfordert Kompetenzen in der Vernetzung von Systemen und Komponenten, in dem sicherheitsgerechten Handhaben großer und schwerer Lasten im menschenbesetzten Arbeitsraum sowie in der Kooperations- und Interaktionsfähigkeit zwischen Mensch-Maschine oder Maschine-Maschine (M2M).
Zielstellung und Lösungsweg
Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Integration eines automatisierten Kransystems in die Produktionsumgebung des Flugzeugherstellers. In diesem Anwendungsfall soll eine Flugzeugtür vom Lieferpunkt aufgenommen und anschließend pendelfrei und gefahrlos durch die Produktionshalle zu Bearbeitungsstationen und Einbauort transportiert werden. Die Flugzeugtür soll in Kooperation mit einem Werker oder einem Leichtbauroboter in die passende Türaufhängung gesetzt werden. Für den sicheren Transport ist es notwendig, den Gefährdungsbereich unterhalb der Kranlast abzusichern. Hierfür entwarf der Projektpartner ZAL GmbH ein Safety-AGV, welches sich mit dem Kran koppelt, die Position kontinuierlich austauscht und so den Arbeitsraum der Kranlast absichert. Bei Identifikation einer Gefahr durch das AGV oder dem Kran werden entsprechende Ausweichstrategien durchgeführt. Die Last wird durch ein optisches System kontinuierlich überwacht und pendelreduziert verfahren. Für die Interaktion mit dem übergeordneten Produktionsnetzwerk oder anderen Systemteilnehmern wurde das M2M-Netzwerkprotokoll MQTT genutzt.
Nutzen
Automatisierte Kransysteme bieten den Vorteil des großen Arbeitsraumes und der sehr hohen Tragkraft gegenüber stationären Robotersystemen. Viele Produktionshallen verfügen bereits über Krananlagen, welche zum Zwecke der Automatisierung umgerüstet werden können. Sichere Lastpendelkontrolle, präzise Zielpositionierung, Integration von Schutzzonen sowie die Kollaborationsmöglichkeit mit Mensch und Maschine sind die intelligenten Funktionen, welche in diesem Projekt umgesetzt werden. Dies ermöglicht die zukunftsfähige Automatisierung der flexiblen Flugzeugmontage. Produktionszeiten als auch notwendige ‑ressourcen werden verringert und gleichzeitig die Sicherheit und der Komfort für die Werker und Maschinen erhöht. Durch die offene und kooperative Automatisierung wird der wertschöpfende Arbeitsanteil der Mitarbeiter:innen erheblich verbessert.