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Neue Technologien – neue Berufe

: Festo


Das Festo Bionic Learning Network präsentiert Teamwork der besonderen Art: einen selbstlernenden Arbeitsplatz mit künstlicher Intelligenz für die Mensch-Roboter-Kollaboration. Ein spannender Ausblick – viele Unternehmen stehen in Sachen neuer Technologien aber noch auf der Bremse. Das Trendbarometer Industrie zeigt Nachholbedarf.

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Festo präsentiert den BionicWorkplace – eine spannende Studie zum Arbeitsplatz der Zukunft.

Festo präsentiert den BionicWorkplace – eine spannende Studie zum Arbeitsplatz...

Die Digitalisierung sorgt für Bewegung in der Industriewelt. Nicht verwunderlich, denn die Anforderungen an die Produktion der Zukunft sind vielfältig und verändern sich schneller als je zuvor. Im Fokus stehen jedenfalls individuelle Produkte für alle und das zu leistbaren Preisen – also die wirtschaftliche Fertigung mit Losgröße 1. Dieser industrielle Wandel verlangt aber auch ein neuartiges Zusammenspiel von Menschen, Maschinen und Daten. Eine entscheidende Rolle spielen dabei neben der digitalen Vernetzung ganzer Anlagen auch selbstlernende Systeme und roboterbasierte Automatisierungslösungen, die Hand in Hand mit dem Menschen zusammenarbeiten. Der BionicCobot des Bionic Learning Networks ist solch ein kollaborativer Roboter. Er unterstützt den Werker bei eintönigen und ergonomisch belastenden Arbeiten. Außerdem kann er in Bereichen agieren, die für den Menschen gefährlich sind.

Vorbild Mensch

Der pneumatische Leichtbauroboter ist dem menschlichen Arm in seinem anatomischen Aufbau nachempfunden und löst – wie sein biologisches Vorbild – viele Aufgaben mit Hilfe seiner flexiblen, nachgiebigen und feinfühligen Bewegungen. Ideal für die Arbeitsumgebung der Zukunft. Künstliche Intelligenz und Machine-Learning-Methoden machen diesen „BionicWorkplace“ zu einem lernenden und antizipativen System, das sich kontinuierlich selbst optimiert. So kann der Mensch direkt mit dem BionicCobot bzw. seinem Arbeitsplatz interagieren und ihn über Bewegung, Berührung oder über die Sprache steuern.

Wearables zur Positionserfassung

Um die mittig positionierte Projektionsfläche herum sind verschiedene
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Der BionicCobot ist dem menschlichen Arm in seinem anatomischen Aufbau nachempfunden.

Der BionicCobot ist dem menschlichen Arm in seinem anatomischen Aufbau nachempfunden.

Kamerasysteme angebracht, die permanent die Positionen von Werker, Bauteilen und Werkzeugen erfassen. Den Werker und seine Bewegungen erkennt das System an seiner speziellen Arbeitskleidung. Diese besteht aus einem Langarm-Oberteil, das mit Inertialsensoren ausgestattet ist, und einem Arbeitshandschuh, auf dem Infrarotmarker sitzen. Alle notwendigen Leitungen sind in das Textil dieser „Wearables“ integriert. Das Zusammenspiel von Kameras und Wearables erlaubt einen sicheren und intuitiven Umgang mit dem gesamten Arbeitsplatz.

Kamerasysteme und Sprachsteuerung

Blickrichtung und Kopfbewegung des Werkers registriert eine spezielle 3D-Kamera mit Tiefenwahrnehmung. Durch das Augen-Tracking überprüft das System permanent, ob die Aufmerksamkeit des Werkers auf dem Arbeitsplatz liegt. Besteht eine Gefährdungssituation, kann der BionicCobot sofort reagieren. Lenkt der Mensch seinen Blick auf eine bestimmte Stelle der Projektionsfläche, passt sich hier der Inhalt entsprechend an. Soll der Roboter dem Werker ein Bauteil aus einer ungeordneten Kiste reichen, ermittelt eine zusätzliche Kamera die Koordinaten für die idealen Griffpunkte am Objekt. Ein weiteres Element für das intuitive Bedienkonzept des BionicWorkplace ist die Sprachsteuerung. Dank einer entsprechenden Software ist das System in der Lage, semantische Details sowie den jeweiligen Sprachkontext zu interpretieren und mit dem Menschen auf natürliche Weise in Dialog zu treten.

Maschinelles Lernen

Hat das Interface die Bedeutung des Satzes erkannt, gibt es ein so genanntes Context-Objekt aus: Einen Software-Code, mit dem die Robotersteuerung arbeiten
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Wearables: Den Werker und seine Bewegungen erkennt das System an seiner speziellen Arbeitskleidung.

Wearables: Den Werker und seine Bewegungen erkennt das System an seiner speziellen...

kann. Für die eindeutigen Handlungsanweisungen an den BionicCobot sorgt dann eine selbstlernende Software mit künstlicher Intelligenz (KI). Diese wertet den Inhalt des Context-Objekts aus und verarbeitet sämtliche sensorisch erfassten Daten und Inputs der Peripheriegeräte. Mit jeder gelösten Aktion lernt das System weiter dazu. Dabei entsteht eine semantische Karte, die kontinuierlich wächst. So gelangt man von einem programmierten Ablauf nach und nach zu einem freieren Arbeiten.

VR und Co

Zur Fernmanipulation erfasst eine 180-Grad-3D-Stereokamera den gesamten Arbeitsraum. Gleichzeitig trägt der Werker, der räumlich getrennt agiert, zu den textilen Wearables auch eine Virtual-Reality-Brille. Mit ihr kann er die Bilder der Kamera in Echtzeit abrufen und verfolgen. So lässt sich der Roboter aus der Distanz steuern, was beispielsweise im Umgang mit gefährlichen Stoffen oder bei gesundheitsgefährdenden Prozessen von Vorteil ist. Auch könnte ein Werker so mehrere Systeme gleichzeitig steuern – selbst, wenn diese in Fabrikanlagen über den gesamten Globus verteilt sind.

Österreich: Nachholbedarf bei neuen Technologien

Getrieben von der Digitalisierung verändern sich nicht nur einzelne Arbeitsplätze, sondern das gesamte berufliche Umfeld. Makam hat im Auftrag von Festo die heimische Industrie dazu befragt. Die Ergebnisse dieser Umfrage finden sich im „Trendbarometer Industrie“. Überraschend ist, dass laut der Studie die heimische Industrie auf neue Prozesse, Berufsbilder und Strukturen noch nicht gut vorbereitet ist. Zwar sehen knapp die Hälfte – 47 % – durch den Einsatz neuer Technologien
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Kameras überwachen den gesamten Arbeitsplatz und jede Bewegung des Werkers.

Kameras überwachen den gesamten Arbeitsplatz und jede Bewegung des Werkers....

Einsparpotentiale in den nächsten 3 bis 5 Jahren. Allerdings ist das Bewusstsein für neue Technologien und deren Nutzen gering: 56 % der befragten Unternehmen denken nicht, dass kollaborierende Roboter in Zukunft für ihr Unternehmen sehr oder eher relevant sein werden. Und 63 % interessieren sich nicht für die Vorteile von Big Data bzw. Künstlicher Intelligenz. Rainer Ostermann, Country Manager von Festo Österreich: „Die Ergebnisse sind aus unserer Sicht alarmierend: Den Unternehmen geht es gut, die Auftragslage ist stabil, man will wachsen. Aber neue Technologien und die damit verbundenen Veränderungen im Unternehmensalltag sind oft noch Fremdworte!“

Berufe im Wandel

Die Digitalisierung ist allgegenwärtig spürbar – sie verändert Prozesse, Strukturen und Produktionsabläufe nachhaltig. So spricht bereits knapp ein Viertel der für den Trendbarometer befragten Unternehmen von offensichtlichen Veränderungen der Funktionen bzw. Funktions- oder Berufsbezeichnungen. Zwei von drei Unternehmen geben an, dass sich der Qualifizierungsbedarf durch die neuen Technologien erhöht und sehen vor allem die Bereiche Installation / Inbetriebnahme (73 %), Wartung/ Instandhaltung (77 %) und Forschung/ Entwicklung (68 %) „stark betroffen“ bzw. „betroffen“.

Neue und erweiterte Kompetenzen

Berufsbilder, wie beispielsweise das der Mechatroniker, Informatiker oder Elektriker entwickeln sich rasant weiter. Industrie 4.0 verlangt nach neuen und erweiterten Kompetenzen. Vernetzung, IT und Data-Knowhow
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Agiert ein Werker räumlich getrennt zum BionicWorkplace, trägt er zu den Wearables auch eine VR-Brille. Mit ihr kann er die Kamerabilder in Echtzeit abrufen.

Agiert ein Werker räumlich getrennt zum BionicWorkplace, trägt er zu den Wearables...

halten Einzug in der Fertigung. Die Nase vorne hat, wer das IoT und die dafür erforderlichen Technologien versteht und einsetzen kann. Das war auch für die Veranstalter von SkillsAustria Anlass, den von Festo als Goldsponsor unterstützten Sonderwettbewerb „Industrie 4.0“ ins Leben zu rufen. Das ist ein wichtiges Signal. „Das Thema ‚Industrie 4.0‘ darf nicht nur akademisch abgehandelt werden und muss daher gut in der Lehrlingsausbildung verankert sein. Ein wichtiger Impuls auch für die Unternehmen“, so Ostermann.

„Ready“ sein reicht nicht

Auch wenn bereits vereinzelt aktiv Maßnahmen gesetzt werden, sollten die Ergebnisse der Trendbarometer-Umfrage dennoch wachrütteln. Rainer Ostermann: „Die Industrie muss ihre 4.0 Startposition verlassen. Nur ‚Ready‘ sein reicht nicht. Während hierzulande noch über Robotik oder Künstliche Intelligenz nachgedacht wird, befinden sich Märkte wie die USA oder China schon lange in der Umsetzungsphase und verschaffen sich dadurch einen Vorteil, den wir möglicherweise nur mehr schwer einholen können.“

Appell an die Industrie

Festo richtet auf Grundlage der Trendbarometer-Ergebnisse daher folgenden Appell an die Industrie, die Politik und die Lehre. Es gilt die Theorie von Industrie 4.0 praktisch auf den Boden zu bringen. Die Politik ist gefordert, Industrie 4.0 mit allen Herausforderungen und Konsequenzen weiter zu forcieren. Die Industrie muss die zugehörigen „Hausaufgaben“ erledigen. Ohne Aus- und Weiterbildung gibt es keine Innovation. An konkreten, maßgeschneiderten Weiterbildungsangeboten mangelt es nicht, man muss sie jedoch auch nutzen.
Informations- und Wissensaustausch machen uns fit für die Zukunft und lassen Hemmschwellen vor dem Umgang mit neuen Technologien geringer werden. Dazu kommt: Keine Angst vor neuen Berufen! Viele Berufe, die wir heute ausüben, wird es morgen nicht mehr geben – andere dafür schon. Wir müssen daher schon heute darüber nachdenken, wer die „Meister von morgen“ sein werden und uns intensiv darauf vorbereiten. Das ist eine echte Chance für uns alle.

Festo präsentiert den BionicWorkplace – eine spannende Studie zum Arbeitsplatz der Zukunft.
Der BionicCobot ist dem menschlichen Arm in seinem anatomischen Aufbau nachempfunden.
Wearables: Den Werker und seine Bewegungen erkennt das System an seiner speziellen Arbeitskleidung.
Kameras überwachen den gesamten Arbeitsplatz und jede Bewegung des Werkers.
Agiert ein Werker räumlich getrennt zum BionicWorkplace, trägt er zu den Wearables auch eine VR-Brille. Mit ihr kann er die Kamerabilder in Echtzeit abrufen.
Der Trendbarometer Industrie 2018 kann kostenfrei bei Festo angefordert werden und steht unter www.festo.at zum Download bereit.


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Wien, Mechatronik in der Praxis

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/xtredimg/2017/Mechatronik/Ausgabe182/14519/web/LCM_Homepage_0573_Kopie_Fotocredit_Meister_Eder.jpgPraktikum bei LCM
Redmer de Haan, Master Student in Maschinenbau an der Universität of Twente aus den Niederlanden, hat im Rahmen des Erasmus+ Programmes von November 2016 bis März 2017 bei der Linz Center of Mechatronics GmbH (LCM) als Praktikant gearbeitet. Das Ziel des Praktikums war es, einen Control Algorithmus eines aktiven Schwingungsdämpfer-Demonstrators zu optimieren. Im Interview erzählt Redmer über die Unterstützung, seine Arbeitsaufgaben und das Arbeitsklima während seines 4-monatigen Praktikums:
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