Umkonfigurierung von Fertigungszellen Höheres Automatisierungs-Niveau durch Digital Twins

Von Bright Machines automatisierte Fertigungslinien können aus beliebig vielen Roboterzellen bestehen.

Die Automatisierung zu automatisieren hat sich Bright Machines als Spin-off von Flex – früher Flextronics – auf die Fahnen geschrieben. So erlaubt die Software des Unternehmens die komplette Offline-Programmierung robotergestützter Fertigungszellen nach dem Konzept des Digital Twin.

Hanns Windele, Senior Vice President EMEA von Bright Machines, erläutert die Hintergründe.

Markt&Technik: Welche Aufgaben und Funktionen erfüllt die Software von Bright Machines?

Hanns Windele: Die Software Brightware ist das Kernstück unseres Software-Defined-Manufacturing-Konzepts. Kombiniert mit unserer Bright Robotic Cell (BRC), erlaubt die Software die Offline-Programmierung einer BRC: Alle nötigen Fertigungsschritte werden auf Basis eines Digital Twin remote am Computer programmiert und anschließend in die entsprechende BRC geladen. Dank der automatischen Kalibrierung werden die einzelnen Fertigungsschritte in der Roboterzelle dann mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt; eine manuelle Programmierung der Zelle wird damit vollkommen überflüssig. Das verkürzt die Zeit drastisch, die nötig ist, um eine Produktionslinie aufzusetzen. Des Weiteren wird unsere Software für Monitoring, Analyse und Optimierung einer gesamten Fertigungslinie eingesetzt.

Welche Rolle spielt künstliche Intelligenz in der Software von Bright Machines? Was tut sie und wie bekommt sie ihren Input?

Wir setzen Machine-Learning ein, um die intelligente Steuerung einer BRC und der einzelnen Fertigungsschritte zu überwachen, Kollisionen zu vermeiden und Bewegungsabläufe mit der nötigen Präzision durchzuführen. Außerdem wird Machine-Learning für Kalibrierung, Monitoring, Operational Analytics und auch Automated Optical Inspection (AOI) genutzt.

Wie müssen Anwender vorgehen, um eine von Bright Machines zusammengestellte Fertigungszelle oder Roboterzelle umzufunktionieren, umzuprogrammieren oder umzukonfigurieren? Welche Möglichkeiten haben sie diesbezüglich?

Eine BRC wird als fertige, auf die Anforderungen des Kunden vorkonfigurierte und standardisierte Einheit geliefert, die sofort in Betrieb genommen werden kann. Durch Umprogrammieren und gegebenenfalls den Austausch einiger Komponenten – etwa des End-of-Arm-Tools zum Löten, Schrauben oder Kleben – können Anwender sie jederzeit umfunktionieren. Unsere Kunden können so auch bei kleineren Stückzahlen flexibel auf die entsprechenden Anforderungen reagieren. Dies wird mithilfe des Digital-Twin-Konzepts und sogenannten Rezepten umgesetzt, wobei die Produkt-Rezepte, wenn sie einmal erstellt sind, auch in unterschiedliche Hardware heruntergeladen werden können. Eine Analogie wäre ein Word-Processor, dem es letztlich auch egal ist, welchen Drucker er ansteuert, wenn ein Standardformat wie PDF genutzt wird.

Aus welchen Komponenten stellt Bright Machines seine Fertigungszellen oder Roboterzellen zusammen? Welche Arten von Fertigungszellen oder Roboterzellen kann Bright Machines aufbauen?

Eine BRC besteht aus der momentan in zwei Größen lieferbaren Zelle selbst, einem Roboterarm, Förderbändern, Kameras, einer Toolbox mit verschiedenen End-of-Arm-Applikationen etwa zum Kleben oder Schrauben, Sicherheits-Equipment wie etwa Lichtschranken sowie Networking-Devices. Die in einer BRC implementierte Software bewahrt den Benutzer vor der Komplexität, die einzelnen Komponenten des Systems manuell integrieren und programmieren zu müssen.

Worin liegen die Alleinstellungsmerkmale der Software von Bright Machines? Was leistet sie, was andere Automatisierungssoftware-Pakete nicht leisten?

Die Offline-Programmierung mithilfe digitaler Zwillinge und die Übertragung in mehrere Fertigungszellen ohne irgendeine manuelle Intervention, sprich: Programmierung und Nachjustierung, ist heutzutage mit traditioneller Fertigungstechnik nicht möglich. Der Digital Twin ist zwar keine Idee von Bright Machines, aber wir haben das aus unserer Sicht erste Digital-Twin-Konzept, das tatsächlich funktioniert.

Bisherige Modelle funktionieren nicht, weil sie die Toleranzen der Hardware, der Werkzeuge und auch der unterschiedlichen Hersteller nicht berücksichtigen. In anderen Worten: Die Diskrepanz zwischen Ideal (Digital Twin) und Realität muss ausgeglichen werden. Wir bei Bright Machines können sie dahingehend überbrücken, dass unsere BRCs mithilfe von Kameras sehen können und kleine Variationen durch Autokalibrieren aller Bestandteile wie Produkt, Roboterarm, Zelle selbst und auch Kamera in einer geschlossenen Regelschleife (Closed-Loop-Concept) selbstständig korrigieren können.