Mensch-Materialfluss-Integration Forschungsthema 1.2
Die Vision der Smart Factory Grid ist die Produktion der Zukunft, die aus vielen hochflexiblen, dynamisch verteilten und miteinander vernetzten Fertigungssystemen besteht. Dadurch soll eine effiziente Produktion kleiner Stückzahlen mit kurzen Rüstzeiten ermöglicht werden. Zentral für diese Vision ist die Integration eines adaptiven Materialflusses, der sowohl unvorhersehbare als auch kurzfristig planbare Transportaufträge zwischen den Bearbeitungsstationen abwickeln kann. Konventionelle Transportsysteme wie Bänder oder Schienensysteme erweisen sich hierfür als ungeeignet, da sie starr und wenig anpassungsfähig sind. Große Potenziale bieten dagegen autonome Robotersysteme, insbesondere Indoor-Flugroboter. Diese nutzen den bisher ungenutzten Luftraum und ermöglichen einen flexiblen, dynamischen Kleinteiletransport, der sich an wechselnde Produktionsbedingungen anpasst. Ein wichtiger Aspekt dieser Vision und Forschung ist die reibungslose Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine, denn auch in den Fabriken der Zukunft wird der Mensch wesentliche Aufgaben wie Wartung und komplexere Fertigungsschritte übernehmen. Flugroboter müssen daher so gestaltet sein, dass sie sicher mit Menschen interagieren können und deren Tätigkeiten nicht behindern.
Herausforderungen
Die Integration von Indoor-Flugrobotern in ein Smart Factory Grid bringt zahlreiche Herausforderungen mit sich, die hauptsächlich technischer, aber auch sozialer Natur sind. Die Sicherheit ist entscheidend, da autonome Systeme eng mit Menschen interagieren und Gefahren wie Kollisionen unbedingt vermieden werden müssen. Auch die Akzeptanz der Mitarbeitenden ist wichtig, um die neuen Technologien nahtlos in den Arbeitsalltag zu integrieren. Die Systeme müssen zudem robust genug sein, um flexibel auf wechselnde Produktionsbedingungen und unvorhersehbares menschliches Verhalten reagieren zu können. So müssen Flugroboter resilient sein und ihre Umgebung in Echtzeit bewerten können, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Aber auch Aspekte wie Effizienz (begrenzte Akkulaufzeit), Kollaboration zwischen Drohnen und Transportmechanismen spielen eine Rolle.
Forschungsansatz
Zur Bewältigung dieser Herausforderungen werden innovative Forschungsansätze verfolgt. Eine zentrale Rolle für die Sicherheit, aber auch für den generellen Einsatz von Indoor-Flugrobotern zur Flexibilisierung des Materialflusses spielt die Bahnplanung. Hierbei wird auf die, ebenfalls am VAL entwickelte, Kurvenflussmethode von Marcel Huptych (https://doi.org/10.1177/1729881420968687) aufgebaut. Für die Interaktion zwischen Mensch und Flugroboter werden Ansätze verfolgt, die auf dem Einsatz von Augmented Reality (AR) basieren. Diese Technologie ermöglicht es, dem Personal visuell anzuzeigen, welche Aktionen die Flugroboter als nächstes ausführen werden und erlaubt die Markierung von "No-Fly-" aber auch "No-go-Zonen", um Sicherheit und Akzeptanz zu gewährleisten. Als weiterer Ansatz zur Effizienzsteigerung werden Konzepte untersucht, die einen gleichzeitigen Austausch von Batterie und Transportladung bzw. Werkzeug ermöglichen.
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