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Bis Jahresende entsteht neue Test- und Forschungsumgebung © CPS Week 2016
Bis Jahresende entsteht neue Test- und Forschungsumgebung © CPS Week 2016

Kooperationsmeldung

"Hand in Hand" mit dem Roboter: Pilotfabrik erwacht zum Leben

03.05.2017

Diese Meldung ist Teil der Reportage-Reihe "APA-Science zu Besuch ..."

"Alles noch mal von vorne!" - Schon wieder sind die Filmaufnahmen des TÜV Austria in der "Fabrik der Zukunft" gestört worden. Kein Wunder, es wird gebohrt, geschraubt und gehämmert, denn bis Jahresende soll hier auf mehr als 600 Quadratmetern eine neutrale Test- und Forschungsumgebung entstehen, die alle "Stückerln" spielt.

Noch ist die Pilotfabrik Industrie 4.0 aber nicht fertig: Hubstapler bringen neue Teile für Aufbauten, Leitern stehen herum und in kleinen Nischen wird konzentriert gearbeitet - sprich, es herrscht rege Betriebsamkeit. Auch die Akkuschrauber sind schon vernetzt und funktionieren erst, wenn der jeweilige Arbeitsschritt gerade an der Reihe ist. Freilich gibt es noch viel zu tun, bevor in der Vorzeigefabrik in der Seestadt Aspern als erstes Produkt ein 3D-Drucker "durchgefertigt" werden kann.

Zumindest eine Zelle ist aber schon herzeigbar. Sie widmet sich der Erforschung der Sicherheit bei der kollaborativen Robotik, also wenn der Zaun zwischen Mensch und Roboter fällt. Projektpartner sind TÜV Austria und Fraunhofer Austria, eingebunden ist auch das Joanneum Research. Das Projekt wurde im vergangenen Jahr gestartet und läuft bis April 2018. Man agiert hier sozusagen als "Untermieter" der Technischen Universität (TU) Wien, der die bereits im August 2015 offiziell aus der Taufe gehobene Pilotfabrik gehört.

Testen am Alu-Modellauto

In der ersten Jahreshälfte wird im Rahmen des Projekts ein Alu-Modellauto gefertigt, erklärte Christoph Schwald, Innovationsmanager beim TÜV Austria, vor Ort im Gespräch mit APA-Science. Anhand dieses Anwendungsbeispiels stellen die Experten dann Überlegungen hinsichtlich des Engineerings an, nehmen Messungen und Risikobewertungen vor und führen Penetrationstests durch. Die Erkenntnisse daraus sollen in das Hauptprojekt, die Endmontage des 3D-Druckers in Zusammenarbeit von Mensch und Maschine, einfließen.

Jetzt ist es aber erstmal Zeit, den Roboter zu "unterrichten". Dabei kann man der Maschine beispielsweise Bewegungsabläufe beibringen, einfach, indem man den Arm führt. Dann geht es ans Feintuning und anschließend werden Messungen durchgeführt - hier kommt das Joanneum Research ins Spiel. Am Schluss steht die gemeinsame Montage. Bis zum vierten Quartal soll dann auf die Fertigungsszenarien des 3D-Druckers umgestellt werden.

Die Arbeitsteilung sieht dabei ganz grob so aus: Der TÜV Austria bringt das Know-how bezüglich Risikobeurteilung mit, Fraunhofer kümmert sich um Aspekte wie Implementierung, Logistik und Prozesse und das Joanneum ist für die biomechanischen Messungen zuständig, wenn Roboter mit einer bestimmten Kraft mit bestimmten Körperregionen des Menschen kollidieren. Hier geht man der Frage nach, wie fest beispielsweise ein Stoß in den Bauch ausfallen darf.

Maschinen bekommen "sensible" Haut

Geforscht wird aber auch schon an "sensibler" Haut beziehungsweise einer "Aura", durch die der Roboter merkt, ob der Arbeiter aufmerksam oder gestresst ist, erklärte Michael Hofbaur, Leiter des Instituts für Robotik und Mechatronik der Joanneum Research, das erst 2015 ins Leben gerufen wurde. Mittels Umgebungswahrnehmung könnte die Maschine auch die Arbeitsgeschwindigkeit anpassen oder den Ellbogen einfahren. Das werde die Sicherheit weiter verbessern. Wichtig ist laut Hofbaur hier auch das Thema Datenschutz, wenn beispielsweise für das System erkennbar sei, dass sich der Werker langweilt.

"Bei der Zusammenarbeit hat man am Anfang großen Respekt vor dem Roboter. Das ist ungewohnt", verwies Schwald auf notwendige Schulungen für die Werker. Denn auch gesicherte Kletterer würden nicht gerne ins Seil fallen. Bücke sich der Arbeiter, weil ihm etwas runtergefallen sei, könnte ihn der Roboter ganz woanders treffen als in "normaler" Position. Neben diesem "Safety"-Aspekt müsse auch die "Security" berücksichtigt werden, spielte Schwald auf diverse Cyberattacken an. "Die können von Nordkorea stammen oder aber vom eigenen Mitarbeiter", so der Experte.

Schutz vor Cyberattacken

Auch beim Roboter-Betriebssystem "Robot Operating System" (ROS), einem weltweiten Standard im Forschungsbereich, würde das Thema Sicherheit kaum berücksichtigt, ergänzte Hofbaur. Hier arbeite man zusammen mit der Alpen-Adria-Universität Klagenfurt an Maßnahmen zum Schutz vor Cyberattacken. Denn bei der kollaborativen Robotik seien durch digitale Angriffe nicht nur Sachgüter, sondern auch die körperliche Gesundheit von Personen gefährdet.

Bei den heimischen Unternehmen herrsche derzeit noch große Verunsicherung, sagte Schwald: "Wir müssen die Eintrittsbarrieren für Technologie senken und zeigen, dass das fassbar und lösbar ist." Die Einschätzung, an welcher Stelle Mensch-Roboter-Kollaboration für sie sinnvoll sei, fällt den Betrieben noch schwer, meint auch Fabian Ranz von Fraunhofer Austria. "Derzeit geht es stark weg vom Selbstzweck, hin zur Problemorientierung. Und das Problem ist nicht die Technik, sondern sind die Prozesse und die Sicherheit", so Ranz. Genau das soll mit dem aktuellen Projekt gelöst werden.

Von Stefan Thaler / APA-Science

Service: Ein Video zum Projekt ist unter https://youtu.be/yfD8hQFIMnY abrufbar.

Factbox

Die Pilotfabrik Industrie 4.0

In der digitalen Fabrik können Forscher zusammen mit Projektpartnern in einem realistischen Umfeld Prototypen und Produktionstechnologien im Bereich Industrie 4.0 testen. Außerdem dient sie als Anwendungs- und Demonstrationszentrum sowie als Lehr- bzw. Ausbildungsinfrastruktur.

Die erste Pilotfabrik wurde im August 2015 offiziell präsentiert. Im Herbst 2016 begann der Aufbau. Initiator ist das Infrastrukturministerium (BMVIT), Besitzer die TU Wien. In der ersten Phase sind zwanzig Industrieunternehmen beteiligt.

Insgesamt werden vier Millionen Euro investiert, um Maschinen, Einrichtung, Software und Co. zu finanzieren. Das BMVIT verdoppelt jeden Euro, der von den Industriepartnern eingeworben wird, bis zur maximalen Fördersumme von zwei Millionen Euro.

Der Förderzeitraum beträgt zwei Jahre (bis Ende 2017), dann ist die Aufbauphase beendet. Eine Betriebsdauer von mindestens weiteren acht Jahren wird angestrebt. In diesem Zeitraum muss sich die Pilotfabrik über Förderungs- und Kooperationsmodelle mit Firmenpartnern selber tragen. Weitere Pilotfabriken sind in Planung.

Multimedia

Slideshow: Pilotfabrik Industrie 4.0

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