Effiziente Fabriknutzung : Wie Drohnen den Luftraum in Fabriken erobern könnten

Die Fragen beantworteten Benedikt Pittl, SIMEA, Systems Architect; Bernhard Höflechner, SIMEA, Systems Architect; Gerhard Fischer, SIMEA, Head of Industrial Engineering; Miroslav Vucic, SIMEA, Digital Transformation Coordinator sowie Vladimir Zahorcak, Corporate Technology, Head of Research Group.

Am Siemens-Standort Wien-Floridsdorf wird der Drohneneinsatz für industrielle Anwendungen erprobt. Welche Motivation gab es für das Projekt?

Wir sind generell immer daran interessiert, neue Technologieformen in einen industriellen Kontext zu setzen, um Potentiale sowie Schwächen frühzeitig zu evaluieren. Prinzipiell betrachten wir rund um unsere Aktivitäten zu cyber-physischen Produktionssystemen (Anm.: das Werkstück steuert selbständig die Station an und erhält dabei den nächsten geplanten Bearbeitungsschritt) auch intralogistische Aspekte einer dezentralen Produktionsform mit.

Wie können wir beispielsweise sehr rasch eine bestimmte Komponente an die Linie bringen, weil unser Kunde einen kurzfristigen Bedarf meldet? Der autonome Materialtransport am Boden des Shopfloors kann hierbei an seine Grenzen stoßen und ist auch nicht besonders schnell. Der „Luftraum“ bietet hierzu aber noch Potential.

Wann erfolgte dafür der Startschuss?

Unsere technologische Evaluierung hat im Oktober 2018 begonnen.

Welche Arbeitsinhalte gibt es?

Die technische Evaluierung hat sich unter anderem auf die Auswahl von Drohnen für industrielle Anwendungen, die Analyse und Implementierung von Software-Algorithmen für Indoor-Navigation von Drohnen ohne GPS – basierend auf der Verarbeitung von Bildern der Drohnen-Kamera und Navigation mittels QR-Codes - sowie das Hardware-Design für den Material- und Werkstück-Transport mit Drohnen konzentriert. Bei letzterem steht das Design von 3D gedruckten Drohnen-Greifern sowie von 3D gedruckten Werkstückträgern im Fokus. Und wir arbeiten an der Integration der Drohnen-Steuerungssoftware in ein kollaboratives cyber-physisches Produktionssystem mit Robotern - Stichwort Drohne-Roboter Interaktionen.

Welche Potentiale sehen Sie für den Drohnen-Einsatz?

Langfristig kann der Transport von Produkten, Teilen und Werkzeugen mit hoher Priorität innerhalb der Fabrik beschleunigt werden, um volatile Kundenaufträge besser abwickeln zu können. Hierbei kann der heute wenig genutzte obere Raum in einer Fabrikhalle genutzt werden, um die Intralogistik flexibler zu gestalten.

Wo können Erkenntnisse aus dem Projekt in der Zukunft um- und eingesetzt werden?

Überall dort, wo die heutige Intralogistik im Hinblick auf Flexibilität und Geschwindigkeit auch bedingt durch kürzere Durchlaufzeiten an ihre Grenzen stößt. Kunden werden langfristig nach individuelleren Produkten mit kurzen Lieferzeiten verlangen. Diese Materialvielfalt und notwendige Flexibilität werden die heute bestehenden Wege am Shopfloor langfristig stärker belasten.

Wie wurde die Arbeit an diesem Projekt während Corona weitergeführt?

Eigentlich konnten wir die Arbeit bei fast allen Projekten ohne größere Einschränkungen mithilfe unserer virtuellen Kollaborationstools fortführen, die wir ja vorher auch schon intensiv genutzt hatten. Unsere IT hat hier einen super Job gemacht! Natürlich lässt sich nicht alles remote erledigen, weil viele Komponenten schließlich auch physisch implementiert und getestet werden müssen. Unser Drohnenlandeplatz kann komplett virtuell konstruiert werden, „Flugkorridore“ können virtuell definiert werden. Es muss dann aber trotzdem jemand zum 3D-Drucker oder zur Fräse hingehen und die fertigen Teile herausnehmen und assemblieren oder ein Netz zum Schutz der Werker aufhängen. Im innovativen Bereich entstehen viele Ideen bei zufälligen Gelegenheiten wie beispielsweise in der Kaffeeküche.

Wenngleich Corona unsere Arbeitsweise langfristig verändern wird, weil viele Meetings nur mehr virtuell stattfinden werden beziehungsweise mobiles Arbeiten beispielsweise von zuhause aus viel stärker Einklang finden wird, können kreativ-soziale Prozesse nur schwer in die Virtualität verlagert werden.

Sie forschen auch an cyber-physischen Produktionssystemen und der Überführung in eine operative Produktion.

Es entstehen modular aneinander gereihte Automatisierungszellen, die sich wie im Baukastenprinzip in eine Produktionslinie integrieren und wieder entfernen lassen. Das spart erhebliche Kosten beim Engineering. Die Zellen selbst sind dabei über Bandstrecken miteinander verbunden und können quasi per „Plug and Produce“ angedockt werden. Die eigentliche Innovation ergibt sich dadurch, dass die Zellen einem zu produzierenden Produkt „nur“ ihre Fähigkeiten anbieten, wie beispielsweise „Verschrauben“ oder „Verpacken“, usw.

Für das Produkt wird im Vorfeld eine sogenannte BOP (Bill of Processes) definiert, also eine Prozessstückliste. Im Zuge eines Fertigungsauftrages weiß das Produkt welche Fähigkeiten es braucht um zum Endprodukt zu werden und steuert diese Fähigkeiten, welche wiederum die Zellen bereitstellen, selbstständig an. Wir verfolgen somit einen dezentralen Steuerungsansatz. Aus Anlagensicht entsteht der große Vorteil, dass Module nach und nach aufgebaut und integriert werden können. Notwendige Prozesse, welche noch nicht oder nicht automatisiert werden können oder aus Sicht des optimalen Arbeitssystems langfristig nicht automatisiert werden sollen, können mit manuellen Arbeitsplätzen, welche dem Gesamtsystem wiederum Fähigkeiten anbieten können, kombiniert werden.

Eine Produktionslinie für ein Produkt oder eine Produktfamilie kann somit mit dem Produktlebenszyklus mitwachsen beziehungsweise kann rasch auf marktseitige Veränderungen reagieren.

Stichwort Plattformbusiness: An welchen digitalen Geschäftsmodellen schraubt Ihr Unternehmen aktuell?

Siemens liefert Produkte, Lösungen und Dienstleistungen, um die gesamte Wertschöpfungskette von Industriebetrieben zu digitalisieren. Dabei wird stark mit dem Konzept der Digitalen Zwillinge gearbeitet – des Produktes, der Produktion und der Performance. Als Entwicklung der SITOP Industriestromversorgungen tragen wir einerseits zu den Zwillingen des Produktes bzw. der Produktion bei, indem wir unseren Kunden CAD-Modelle, EPLAN-Macros oder Applikationsbeispiele unserer Geräte zur Integration in speicherprogrammierbare Steuerungen zur Verfügung stellen.

All das, um SITOP-Geräte virtuell in Betrieb nehmen zu können, bevor auch nur eine Hardware-Komponente bestellt oder installiert wurde. Andererseits trägt ein immer größerer Anteil unseres Geräteportfolios zum Digitalen Zwilling der Performance bei, da SITOP Stromversorgungen vermehrt mit Software-Schnittstellen versehen werden. Diese erlauben neben der Parametrierung/Konfiguration auch eine umfassende Diagnose zur Laufzeit in der Produktion. Die damit gewonnen Daten können genutzt werden, um die Effizienz (Performance) der Produktion zu steigern.

Abschlussfrage: Wie kann Innovation in Remote-Zeiten wie diesen emotional aufgeladen, wie Customer Experience generiert werden?

Corona war ein Katalysator für die beschleunigte und verbreitetere Etablierung von virtuellen Messen, virtuellen Kundenveranstaltungen und virtuellen Werksbesuchen bei der Siemens AG. Eine Kombination aus Hybrid-Modellen wird in Zukunft zur Verfügung stehen.