Session 4 Slot B: Mensch-Maschine-Interaktion itsowl-tt-autolabel Minda Industrieanlagen GmbH 10. Oktober 2017 Lemgo.

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1 Session 4 Slot B: Mensch-Maschine-Interaktion itsowl-tt-autolabel Minda Industrieanlagen GmbH 10. Oktober 2017 Lemgo

2 Agenda Abschlusspräsentation Dr. Ing. Hubertus Zeddies, Technischer Leiter Minda Industrieanlagen GmbH Michael Wojtynek, wissenschaftlicher Mitarbeiter, CoR-Lab Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

3 Einführung Vorstellung Minda Industrieanlagen GmbH Unternehmen Gegründet 1979 Standorte in Minden, Stadthagen, Tangermünde und Almelo (Niederlande) ca. 450 Mitarbeiter und 78 Mio. Umsatz Produktportfolio Intralogistik Wellpappenindustrie Produktionszwischenlager, Maschinenversorgung und Entsorgung, Paletten und Verpackungslinien Anlagenbau Massivholzindustrie Pressen für BSH und BSP, Gütesortieranlagen, Kommissionierlager Sonderanlagen Vorrichtungsbau Fahrzeugaufbereitung und -fördertechnik MINDA Philosophie: Alles aus einer Hand it s OWL Clustermanagement GmbH

4 Einführung Beispiel einer Wellpappenproduktionsanlage it s OWL Clustermanagement GmbH

5 Einführung Beispiel einer Produktionsanlage für Brettsperrholzplatten it s OWL Clustermanagement GmbH

6 Einführung Universität Bielefeld Expertise für Interaktive Intelligente Systeme Zwei 2007 gegründete zentrale wissenschaftliche Einrichtungen der Universität Bielefeld mit Fokus auf Mensch-Maschine Interaktion Maschinelles Lernen Intelligente (Robotik-) Systeme Mitarbeiter: > 280 Wissenschaftler Institut für Kognition und Robotik Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie Arbeitsgruppe Cognitive Systems Engineering Modellgetriebene Softwareentwicklung Softwaredesign und Integration von interaktiven (Robotik-) Systemen Systemanalyse und -evaluation it s OWL Clustermanagement GmbH

7 Einführung Motivation/ Ausgangssituation für das Transferprojekt Aufgabe Anbringen von Etiketten an automatisch zugeführte Wellpappenstapel Herausforderung: individuelle Positionierung (nach Kundenwunsch) hohe Variabilität an geometrischen Dimensionen und Konturen Bisherige Lösung manuelles Anbringen des Etiketts Probleme: hohe Belastung der Mitarbeiter begrenzte Taktzeiten erhöhtes Unfallrisiko it s OWL Clustermanagement GmbH

8 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

9 Zielsetzung it s owl Transferprojekt autolabel Zielsetzung Simulationsbasierte Entwicklung und Bewertung verschiedener Konzepte für das robotergestützte Etikettieren palettierter Produkte mit variablen Dimensionen und Konturen Berücksichtigung von Produktions- und Arbeitssicherheit sowie Wirtschaftlichkeit Verwertung des Know-Hows aus Vorentwicklungen mit Partner MUK Anforderungen Leistung: 75 Paletten / Std mit je 2 Etiketten max. 4 Etiketten allseitig Position der Etiketten nach Spezifikation des Endkunden Platzsparende Installation in vorhandenen Linien it s OWL Clustermanagement GmbH

10 Vorgehensweise it s owl Transferprojekt autolabel Systematisches Erfassen aller Anforderungen Entwickeln von Bewertungskriterien für Systemkonzepte Konzeptionierung der Koexistenz von Mensch und Roboter Risiko- und Gefährdungsanalyse Entwurf und Modellierung verschiedener Anlagenkonzepte Berücksichtigung der definierten Varianz im Palettiergut Dynamische Simulation des Etikettierprozesses inkl. Simulation des Kontexts der Intralogistikanlage Evaluation der Systemkonzepte in Hinsicht auf Taktzeit, Durchsatz, etc. Bewertung der Kosten und Vorteile der entwickelten Lösungsansätze it s OWL Clustermanagement GmbH

11 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

12 Ergebnisse Bisherige Ergebnisse Projekt Kick-Off Meeting zum gegenseitigen Austausch von Domänenwissen Workshop mit Fa. Minda, Fa. MUK und CoR-Lab zur Diskussion etwaiger Anlagenkonzepte und Konzeption der Mensch-Roboter-Interaktion Betrachtung sicherheitsrelevanten Normen und Spezifikationen für die Mensch-Roboter-Kollaboration Bereitstellen von Anlagenmodellen für Animation im Simulationsframework Erfassen und Modellieren des Etikettierprozesses mit allen notwendigen Prozessschritten Erste Simulationsentwürfe des Prozesses unter Berücksichtigung des variantenreichen Palettierguts it s OWL Clustermanagement GmbH

13 Ergebnisse Zwischenstand Simulation it s OWL Clustermanagement GmbH

14 Ergebnisse Automatisierungsgrad und Kollaborationsformen Vollautomatisierung (VA) Keine Interaktion Mensch-Roboter Kollaboration (MRK) max. Getrennte Arbeitsräume Gemeinsame Arbeitsräume Entkoppelte Arbeit Gekoppelte Arbeit Keine Berührung notwendig / nicht erwünscht Geschwindigkeit Berührung notwendig min. (nach M. Otto, R. Zunke) it s OWL Clustermanagement GmbH

15 Ergebnisse Morphologischer Kasten Feature Alternative 1 Alternative 2 Alternative 3 Alternative 4 Alternative 5 Alternative 6 Robotertyp Roboter ohne MMI Roboter mit Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung Roboterkinematik 6 Achsen 7 Achsen Delta Roboter mit Leistungs- und Kraftlbegrenzung Roboter mit Schutzpolsterung Layout 2 Roboter genau gegenüber 2 Roboter diagonal gegenüber 4 Roboter 1 Riesen-Roboter 2 Roboter waagerecht übereinander angeordnet Roboter auf mobiler Plattform Einbaulage des Roboters Boden Decke Wand Erreichbarkeit Drehteller Roboter auf Lineartransport Roboter auf 2 Linearachsen (XY) Transport durch Fördersystem 2 Roboter Sicherheitskonzept Sensorboden Safetyeye (3D- Raumüberwachung) Laserscanner Lichtvorhang Interne Robotersensorik Kapazitive Haut Modus des Roboters signalisieren Signalsäule/leuchte Projektion Im Boden integriert Akustisch Roboterverhalten bei Menschennähe Stillstand statische Geschwindigkeitsredu ktion Aktives Ausweichen Impedanzmodus dynamische Geschwindigkeitsreduktion Aufbringen des Etiketts Positionsgesteuertes senkrechtes Andrücken Positionsgesteuertes Abrollen Kraftgesteuertes senkrechtes Andrücken Kraftgesteuertes Abrollen Positionsgesteuertes senkrechtes Andrücken + Impedanz Positionsgesteuertes Abrollen + Impedanz Staub / Schmutzresistenz Hochwertiger Industrieroboter Gesamt Schutzhülle Teil-Schutzhülle (an Gelenken) it s OWL Clustermanagement GmbH

16 Ergebnisse Morphologischer Kasten Feature Alternative 1 Alternative 2 Alternative 3 Alternative 4 Alternative 5 Alternative 6 Robotertyp Roboter ohne MMI Roboter mit Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung Roboterkinematik 6 Achsen 7 Achsen Delta Roboter mit Leistungs- und Kraftlbegrenzung Roboter mit Schutzpolsterung Layout 2 Roboter genau gegenüber 2 Roboter diagonal gegenüber 4 Roboter 1 Riesen-Roboter 2 Roboter waagerecht übereinander angeordnet Roboter auf mobiler Plattform Einbaulage des Roboters Boden Decke Wand Erreichbarkeit Drehteller Roboter auf Lineartransport Roboter auf 2 Linearachsen (XY) Transport durch Fördersystem 2 Roboter Sicherheitskonzept Sensorboden Safetyeye (3D- Raumüberwachung) Laserscanner Lichtvorhang Interne Robotersensorik Kapazitive Haut Modus des Roboters signalisieren Signalsäule/leuchte Projektion Im Boden integriert Akustisch Roboterverhalten bei Menschennähe Stillstand statische Geschwindigkeitsredu ktion Aktives Ausweichen Impedanzmodus dynamische Geschwindigkeitsreduktion Aufbringen des Etiketts Positionsgesteuertes senkrechtes Andrücken Positionsgesteuertes Abrollen Kraftgesteuertes senkrechtes Andrücken Kraftgesteuertes Abrollen Positionsgesteuertes senkrechtes Andrücken + Impedanz Positionsgesteuertes Abrollen + Impedanz Staub / Schmutzresistenz Hochwertiger Industrieroboter Gesamt Schutzhülle Teil-Schutzhülle (an Gelenken) it s OWL Clustermanagement GmbH

17 Ergebnisse Schärfung der Zielsetzung Kritische Anforderungen Layout und Platzbedarf Erreichbarkeit Normen und Technologie für sichere MRK (ISO /2, TS15066) Risikoanalyse und -bewertung Prozesssicherheit beim Etikettieren Laserscanner Notwendig für den Entwurf Simulation von Sensorik (bspw. Laser) Simulation der Bahnplanung bei Einsatz redundanter Manipulatoren Simulation von menschlichem Verhalten Simulation der relevanten Verfahren zur Risikominderung it s OWL Clustermanagement GmbH

18 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

19 Resümee und Ausblick Resümee Es wurden realisierbare Lösungswege für das automatische Anbringen von Palettenzetteln erarbeitet. Die ursprünglich von uns angedachte Kollaboration eines Roboters mit einem Menschen ist für unsere Aufgabe nicht zielführend. Für uns und unseren Partner MUK haben sich neue Erkenntnisse und Anregungen für Roboterapplikationen in Koexistenz und Kooperation ergeben. Die Anbahnung des TT Projektes und die Zusammenarbeit mit der Uni Bielefeld ist unkompliziert und pragmatisch. Ausblick Die Ergebnisse dieses Projekte werden uns (Minda) in unserer Wettbewerbsfähigkeit stärken. Wir werden diese Ergebnisse kurzfristig in realen Produktionsanlagen einbringen. Für die Forschungseinrichtung bringt der Kontakt mit einem Industriepartner sicher auch einen wertvollen Input, was fordert die Praxis. Die Zusammenarbeit mit dem COR-LAB der Universität Bielefeld wird mit Abschluss dieses Projektes nicht enden. it s OWL Clustermanagement GmbH

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!