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Das virtuelle Abbild eines Produktionssystems mit direktem Bezug zur realen Anlage und ihren aktuellen Prozesszuständen ist das Herz der Teleoperations-Plattform. Über sie kann der Nutzer nicht nur jederzeit prozesskritische Bereiche einsehen, sondern auch im laufenden Betrieb den Prozess verändern. Egal, ob er sich dabei direkt neben der Maschine oder am anderen Ende der Welt befindet.
Die technischen Möglichkeiten, schneller, wirtschaftlicher und hochwertiger zu produzieren, sind nahezu ausgereizt. Spielraum gibt es noch bei den maschinenbedingten Produktionsstillständen, die z. B. durch Wartung oder Defekte entstehen, oder insbesondere bei der variantenreichen Serienfertigung auch durch das häufige Umrüsten der Maschinen. Hier setzt der Pilot eines VR-basierten Überwachungs- und Konfigurationssystem an, das am Fraunhofer IPA, Stuttgart, entwickelt wurde. »Unser System geht einen Schritt weiter als konventionelle Teleservice-Technologien«, stellt Projektleiter Markus Mersinger fest. Während Teleservice zum Ziel hat, entstandene Defekte bei einer Maschine oder Anlage über Fernwartung und -diagnose möglichst schnell zu beheben, geht es bei Teleoperations darum, Fehler vorherzusehen und zu verhindern. Wenn nötig, auch mittels Ferneingriff in den laufenden Prozess.
Die bisher üblichen Teleservice-Technologien erfreuen sich mittlerweile einer breiten Akzeptanz bei Herstellern und Anwendern von Produktionstechnik. Ihr Hauptvorteil: Die Serviceexperten und ihr Know-how bleiben im Stammhaus verfügbar, weil sie nur in dringenden Fällen beim Kunden vor Ort anwesend sein müssen. Schwachstellen sind allerdings - neben der Fehler-Früherkennung - nach wie vor mangelhafte oder komplizierte Mensch-Maschine-Schnittstellen, die nicht durchgängige Handhabung der Daten und
fehlende Eingriffsmöglichkeiten in den Prozess.
Anders das Teleoperations-System: Es verfügt über industrienahe und benutzerfreundliche Schnittstellen zur Interaktion mit der Maschine oder Anlage und lässt sich über TCP/IP ortsunabhängig an die Anlagensteuerung anschließen. »Das macht das System zu einer universellen Plattform, mit der man die Produktion von jedem Punkt der Welt aus überwachen und steuern kann«, erklärt Mersinger. Die einzelnen Applikationen der Plattform laufen verteilt auf verschiedenen Rechnern eines PC-Netzwerks. Falls es die Bandbreite der Verbindung zulässt, kann der Betreiber über den Fern-Zugriff online alle Prozessdaten in Echtzeit abfragen. Simultan zeigt ihm eine VR-Darstellung die prozesskritischen Bereiche. Er kann jederzeit mit der Maschine oder Anlage interagieren und die Prozesse verändern. Je nach Einsatzfall sind Sprachsteuerung, Touchpanel, Space-Mouse, Datenhandschuh u. ä. als Interaktionswerkzeuge denkbar.
Im Gegensatz zum Teleservie ist dafür kein Live-Videobild nötig: Das Produktionssystem mit all seinen Spezifika existiert als Modell in einer virtuellen Welt. Dabei hat es jederzeit direkten Bezug zur realen Anlage; nicht nur im Aufbau, sondern auch in seinen jeweils aktuellen Prozesszuständen. Die nötigen Sensordaten liefert das reale Steuerungssystem. »In der VR-Welt ist jeder Punkt erreichbar - selbst Komponenten, die im laufenden Betrieb real nicht zugänglich sind wie der Bearbeitungsraum einer Werkzeugmaschine oder der Innenraum einer Roboterzelle«, erklärt Mersinger. Diese plastische und wirklichkeitsgetreue Visualisierung hilft nicht nur, Fehler frühzeitig zu erkennen. Bezogen auf einzelne Komponenten der Anlage entspricht deren Modell einer virtuellen Maschine. Mit ihrer Hilfe kann der Betreiber bereits vor dem Produktionsbeginn alle Prozessschritte der Anlage simulieren und optimieren und das Bedienpersonal schulen. Ein schneller Wandel des Prozesses ist damit gewährleistet.
Wie Teleoperations aussehen kann, zeigen die Stuttgarter Ingenieure auf der Hannover Messe (Halle 17, Stand D 34) am Beispiel einer Roboterzelle mit automatischer Werkstückzuführung. Der Roboter steht im institutseigenen Versuchsfeld und verlegt Dichtungen in Hochfrequenzgehäusen. Seine Aufträge bekommt er von Messebesuchern in Hannover. Sie können unter unterschiedlich bestückten Werkstückträgern auswählen, die in Stuttgart bereitstehen. Ein Transportsystem bringt sie dann automatisch zur Zelle. Der Messebesucher sieht in einer VR-Welt, wie der Roboter seinen Auftrag abarbeitet. Gleichzeitig hat er verschiedene Möglichkeiten, das Geschehen in Stuttgart zu beeinflussen. Auf einem gesonderten Display werden ihm alle relevanten Prozessdaten übermittelt. Was real in der Roboterzelle passiert, zeigt ihm eine live zugeschaltete Videokamera.
Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Markus Mersinger, Telefon: 0711/970-1206, Telefax: 0711/970-1005, E-Mail: mersinger@ipa.fhg.de
Dr.-Ing. Bernhard Klumpp, Telefon: 0711/970-1581, Telefax: 0711/970-1005, E-Mail: buk@ipa.fhg.de
Criteria of this press release:
Information technology, Mechanical engineering
transregional, national
Research projects
German
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