Zukunft der Arbeit Kollege Roboter

Der moderne Prüfroboter erledigt die Vollständigkeitsprüfung einer Flugzeugrumpfschale schneller und besser als ein Mensch.
Der moderne Prüfroboter erledigt die Vollständigkeitsprüfung einer Flugzeugrumpfschale schneller und besser als ein Mensch und entlarvt kleinste Fehler.

Was hat die Aufrüstung von Maschinen zu selbstlernenden Systemen für mögliche Folgen für den Fachkräftebedarf, auf Jobprofile und künftige Geschäftsmodelle? Das ist ein spannendes Zukunftsszenario. Master-Absolventen mit Schwerpunkt auf Künstliche Intelligenz, Kognition und Robotik haben Experten zufolge hervorragende Chancen auf dem Arbeitsmarkt.

Mögliche Tätigkeitsfelder für Ingenieure mit dieser Fachrichtung liegen beispielsweise in der Entwicklung intelligenter interaktiver Systeme für Smartphones oder Navigationshilfen, für autonome Fahrzeuge und Roboter und zur Optimierung betrieblicher Abläufe in Logistik und Industrie 4.0.

"Komplexe Systeme, die die Fähigkeiten Wahrnehmung, Denken, Lernen und Handlung kombinieren, werden künftig die beherrschende Herausforderung für Ingenieure und Informatiker", wirbt die TU München für ihren Studiengang Künstliche Intelligenz und Robotik.

Mit über einer Milliarde Euro finanziert die Europäischen Union die Forschung zum "Human Brain Project", an dem sich Forscherteams aus 23 Ländern beteiligen und dessen ambitioniertes Ziel es ist, die Arbeit des menschlichen Gehirns mit Supercomputern zu simulieren, zu verstehen und vielleicht einst nachbilden zu können.

„Cognitive Computing“ soll IBM dabei helfen, sich vom Hardwaregeschäft weg zu entwickeln, die Hoffnung liegt auf Big Data und dem Supercomputer Watson. Im Januar hat IBM angekündigt, in die Weiterentwicklung von Watson eine Milliarde Dollar investieren zu wollen. Die neue „Watson Business Group“ hat 2000 Mitarbeiter, Ziel: Künstliche-Intelligenz-Technologien praxisreif zu machen.

Watson befinde sich erst am Anfang seiner Reise. IBM-Chefin Virginia „Ginny“ Rometty  erwartet „große Veränderungen“ und eine „neue Ära der Maschine-Mensch-Zusammenarbeit”. 

Aktuell backt die Robotik noch kleinere Brötchen, in Form von “collaborative robots” an der Seite von Arbeitern, was freilich gewaltige Fortschritte in der Produktion, Lagerhaltung und Materialbearbeitung mit sich bringt. Ein Beispiel, wie solche Systeme mit Menschen zusammenarbeiten könnten, brachte soeben das Fraunhofer IFF. Es hat ein Robotersystem entwickelt, dass mittels Sensorik selbstständig Bauteile prüft und vergleicht – und damit Flugzeugmechaniker bei der langwierigen und anstrengenden Fehlerkontrolle unterstützt.

Passagierflugzeuge wie der Airbus A380 sind aus Tausenden Klein- und Kleinstelementen zusammengebaut, die an den jeweiligen Großbauteilen stets aufs Neue positioniert und montiert werden müssen. Bis zu 40.000 Nieten halten jede der zwanzig Rumpfschalen eines Flugzeuges zusammen. Die korrekte Montage überprüfen Flugzeugmechaniker und Techniker bislang manuell Stück für Stück – Die Fehlerkontrolle ist aufwendig, eine nachträgliche Korrektur mitunter extrem teuer. Die Vorgaben dafür stammen aus Papierunterlagen.

Das neue System vergleicht per Roboterarm mit eigens entwickeltem Sensorkopf Fügeverbindungen an Flugzeugteilen mit den dazu gehörigen 3D-CAD-Daten schneller und zuverlässiger als die manuelle Kontrolle durch Menschen. Und auch deutlich schneller: Etwa fünf Sekunden dauert die Bildaufnahme, weitere fünf Sekunden die Auswertung pro Position. Statt acht bis zwölf Stunden dauert es nur noch etwa drei Stunden, um den richtigen Sitz jedes Teils zu überprüfen.

Auch die Größe der Bauteile, die es kontrollieren kann, hat es in sich. Das System analysiert mühelos Volumen bis zu 11 m × 7 m × 3 m und arbeitet dabei dennoch sehr genau und hochauflösend. Ohne Fehler zu machen, ohne müde zu werden.

Während der Prüfung überlagert das System die realen Messdaten mit den virtuellen Vorgaben. Bildausschnitt und Aufnahmewinkel berücksichtigt es automatisch. Passen die beiden Messdaten zueinander, sind die darauf abgebildeten Bauteile also richtig montiert, markiert das System die Bauteile virtuell mit Grün als fehlerfrei. Findet es Unstimmigkeiten, werden sie rot markiert, bei Unklarheiten gelb. In einem Prüfprotokoll, das sich ähnlich interaktiv bedienen lässt wie eine App, kann der Werker sich verschiedene Auswertungen anzeigen lassen. Das System liefert den Bedienern dabei nicht nur die Fotos der Bauteile, sondern auch die Koordinaten, so dass sie das zu überprüfende Bauteil schnell wiederfinden.

Fazit der Fraunhofer-Forscher: Das digitale Prüfsystem arbeitet schneller und zuverlässiger als die manuelle Kontrolle. Dabei spürt es die Fehler nicht nur auf, sondern hilft auch dabei, sie langfristig zu vermeiden. Denn es hat sich gezeigt, dass Fehler an einigen Stellen gehäuft auftreten.

Doch wo und warum? Um dies herauszufinden, werden die entdeckten Fehler in eine Datenbank eingespeist. Hier wird analysiert, ob sie lediglich einmalig aufgetreten sind oder ob sie sich wiederholen. Diese Informationen können dann an die Monteure mit entsprechenden Hinweisen weitergegeben werden. Auf der Automatica, vom 3. bis 6. Juni 2014 in München, stellen die Fraunhofer-Forscher die Systemtechnologie vor.