Kognitive Sensorik in der Produktion

Im Zuge von Industrie 4.0 wird die Produktion individueller – langfristig strebenUnternehmen die Losgröße Eins an. In den Firmen bedeutet Digitalisierungjedoch häufig noch: punktuelle Einzellösungen, die nur unvollständig oder garnicht miteinander vernetzt sind. Nachfolgende Prozesse oder Vorausplanungenkönnen nicht von den erfassten Daten profitieren. Damit sich die Prozesseverzahnen, anwendungsspezifische Daten austauschen und Abläufe optimierenlassen, entwickelt das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS inNürnberg Technologien zur Identifikation, Lokalisierung und Kommunikationfür kognitive Sensorik und Systeme. Auf der Hannover Messe Preview am 6.Februar und vom 23. bis 27. April 2018 auf der Hannover-Messe stellen dieForschenden entsprechende Lösungen und datengetriebene Anwendungen amBeispiel des Montageprozesses eines Motors vor (Halle 2, Stand C22).


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News Quelle: Fraunhofer Forschungsorganisation
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Zitat:

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Zitat von Roboternetz-News

Im Zuge von Industrie 4.0 wird die Produktion individueller – langfristig strebenUnternehmen die Losgröße Eins an.

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SEHRrrrrrrrrrrrrrrrrr langfristig.

1988 fing ich eine Abteilung an mit dem schlagenden Namen FAF (Flexibel Automatisierte Fertigung). Ziel war Losgröße 1.
30 Jahre später spricht man immernoch/wieder davon das anzustreben.
Mal sehen wie es in weiteren 30 Jahren aussieht.
Rüstzeiten sind weder Haupt- noch Nebennutzungszeiten!
Vermutlich kommen die Vorschläge immer noch von Menchen die noch nie eine Kosten-Nutzen Rechnung oder einen Maschinenstundensatz berechnet haben.
Aber ich lass mich überraschen.

Ergänzung:
ich zweifel an den Fraunehofer Forschern immer mehr. Es wird von Produktion gesprochen und als Beispiel (Automobilindustrie) wird eine Montage und keine Erzeugung oder Bearbeitung genommen.
Wenn ich den immer gleichen Montageprozess nehme und ihn mit 100 Varianten (die für sich allerdings mit nichten als Losgröße 1 sondern in Serie produziert wurden) ausführe, bekomme ich entsprechend viele Kombinationsmöglichkeiten, die einem ein mehr oder weniger individuelles Produkt vorgaukeln, aber das ist definitiv nicht Losgröße 1 in einer Produktion.
Das ist Variantenreichtum mit ziemlich flexiebelm Reaktionsvermögen.

Sehr richtig. Dem Wunsch nach Individualisierung wird heute mit Modularisierung Rechnung getragen.

Für Losgröße 1 zu konstruieren macht ja auch keinen Sinn-niemand stellt eine Hundertschaft Ingenieure hin um ein einziges Auto zu bauen (Ausnahmen wie Rennsport und Ultraseltenheitssonderexemplare mit siebenstelligen Preisschildern bestätigen die Regel).
Warum sollte es dann Sinn machen, die Produktion/Fertigung auf theoretisch Losgröße 1 umzustellen?

Und warum das Werkstück intelligent werden muß (was immer man damit meint) und schon bei Anlieferung "weiß was es mal wird" hat mir so richtig auch noch keiner erklären können.

ist nicht mein Fachgebiet, aber ich habe es so verstanden:
Individualisierung für Kundenwünsche (wie teilw. heute schon teilw. bei Automobilen) verlangt, dass bei der Produktion neben häufigeren Versionen auch zunehmend individuellere Stücke intermittierend hergestellt werden sollen, oder auch laufend kurz auf einander folgende divergente Einzelstücke, je nach Bestelleingang.
Die Ingenieure werden also schon gebraucht, aber nicht für einheitliche Großserien, sondern für variante Kleinstserien.
Wenn ich mir jetzt dazu eine Art Fließband vorstelle:
wie erkennt der Produktionsroboter und der Mechaniker am Band, welches Teil jetzt als nächstes verbaut werden muss?

Ich verstehe es so, dass am Werkstück selber durch Codierung und Sensorik festgestellt werden soll, was es ist, wie es später auszusehen hat, und mit welchen Einzelteilen.

Dazu müssen die Einzelteile natürlich auch alle codiert sein, um sie im Lager zu orten und ans Werkstück heranzutransportieren - automatisch oder per Lagerarbeiter, und zwar verwechslungssicher.
Ein Viessmann-Mitarbeiter hat mir einmal erzählt, wie das teilweise heute schon gelöst wird, nämlich mit einem POS-System, das sie von Apotheken abgeguckt haben:
wo jedes Teil seinen eigenen Ident-Code hat, und wo in jeder Endprodukt-Historie per dessen ID genau festgestellt werden kann, welche Chargen welcher Bauteile von welchen Lieferanten verwendet wurden, von der kleinsten Schraube und jedem Kabelstück bis hin zum Gehäuse, zu Zwecken der Qualitätskontrolle. Geht der Vorrat an einem Bauteil zur Neige, wird automatisch zum korrekten Bestellpunkt neu nachbestellt.

Und jetzt eben das ganze nicht nur sequentiell und rückwirkend, als Detail-Bauteileliste, sonden auch vorrausschauend beim Zusammenbauen.
Ist das so gemeint?

Im groben etwa richtig.

Es gibt halt nicht mehr 2 Sitzvarianten sondern 5.
Und Teppisch, Türverkleidungen auch statt 3, jetzt 8.
!0 Radios, Navis etc. Den Scahltknüppel auch in 5 Varianten statt einer.
Allerdings werden die Teile immer noch von den eigentlichen Herstellern in Serie gefertigt und nur noch individueller, just in Time zur Montage geschafft.
Dort wird dan die Identifikation benötigt, da mit es nicht zu verwechselungen kommt.
Was uch 1988 gemacht habe war tatsächlicher Herstellung. Spanabhebende Weichbearbeitung (Drehen, Fräsen, Bohren), Wärmebehandlung und anschließende Spanabhebende Hartbearbeitung (Innen- & Außenrundschleifen und Formschleifen).
Da hat man halt Rüstzeiten wenn man Spannmittel und Werkzeuge austauschen muß. Dasneue CNC-Programm einspielen und dann das Referenzieren nimmt da noch die kürzeste Zeit ein.
Es musste Der Werkzeugwechsler mit Magazin und Roboter umgestellt werden. Der Beladeroboter (ggf. auch 2, wenn das Teil aus der Palette nur außen gegriffen werden konnte, aber in der Maschine außen gespannt wurde), das Teilemagazin wenn die Werkstück Dimensionen sich zu stark änderten, die Meßmaschine oder Meßtaster für die Postprozess- oder Inprozessmessung, die Schnittkraftüberwachung für die Werkzeugverschleißüberwachung. Dann mußten noch die Spannmittel ausgerichtet und ggf. noch in der Maschine eingeschliffen werden. Da war jedes Umrüsten mit 4 Stunden minimum zu Veranschlagen.
Von Losgröße 1 hat man sich ganz schnell verabschiedet.
Am Ende haben wir die Maschinenbelegung so geplant, das eine Anlage möglichst wenig umgerüstet werden musste. Sprich 5 Sorten die alle recht ähnlich waren liefen 4 Monate auf der selben Anlage im Wechsel und auf der nächsten Anlage liefen andere 8 Sorten die sehr ähnlich wahren. Aufträge wurden vorgezogen um Rüsten zu vermeiden, denn Lagerzeit ist billiger als Maschinenstundensatz und Lohnkosten fürs Rüsten.
Daran hat sich auch heute nichts geändert. Bei bestimmten Produkten kommen mittlerweile Methoden des Rapid Prototyping zu Einsatz.
Die NASA lässt z.B. Einzelstücke per Lasersintern fertigen wo früher Feinguß oder Schleuderguß notwendig war. Da lohnt sich das dann auch.

Das ist dann ja aber genau das, was Modularisierung meint-oder nicht?

Es ist meines Erachtens ein gehöriger Unterschied ob "das Werkstück intelligent ist und weiß was es wird" oder ob die Fabrikanlage weiß, welches Werkstück wo liegt und in wie weit es im Herstellungsprozeß ist.

Zitat:

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Zitat von White_Fox

Das ist dann ja aber genau das, was Modularisierung meint-oder nicht?

Es ist meines Erachtens ein gehöriger Unterschied ob "das Werkstück intelligent ist und weiß was es wird" oder ob die Fabrikanlage weiß, welches Werkstück wo liegt und in wie weit es im Herstellungsprozeß ist.

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Unter Modularisierung kann ich mir momentan nichts Konkretes vorstellen im Rahmen dieser Thematik. Ein Unterschied mag durchaus in der Frage bestehen, wo die Daten zu Bauplan und aktuellem Zustand liegen:
Könnte es sein, dass die Autoren meinen, dass der Bauplan samt Ist-Zustand im Werkstück gespeichert ist, und die Fabrikanlage durch Auslesen der Daten feststellt, was das Werkstück als nächstes an Aktionen "verlangt"...?

Zitat:

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Zitat von White_Fox

Das ist dann ja aber genau das, was Modularisierung meint-oder nicht?

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Modularisierung in der Montage haben wir allerding z.B. bei PKW's schon seit Jahrzehnten,
Die Auswahl Modul Motor, Modul Klima, Modul Sitze (Winterpaket), Modul Außenspiegel, Modul Inneverkleidung, ist jetzt keine Erfindung von I40. Eher umgekehrt, kam man darüber auf die Idee wo kann man das Konzept noch anwenden und wie weit kann man es treiben?

Zitat:

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Zitat von White_Fox

Es ist meines Erachtens ein gehöriger Unterschied ob "das Werkstück intelligent ist und weiß was es wird" oder ob die Fabrikanlage weiß, welches Werkstück wo liegt und in wie weit es im Herstellungsprozeß ist.

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Intelligenz im Werkstück ist oft kaum realisierbar, Intelligenz im Werkstückträger, da gibt es schon seit Jahrzehnten Lösungen für.
Nimmt man z.B ein Schmiedeteil wie eine Nockenwelle.
Die wird komplett spanend bearbeitet. da kann man keine Information an der Oberfläche anbringen. Dann kommt die Wärmebehandlung, Selbst Informationsträger im inneren würden die 900-1000°C kaum überstehen.
Dann kommt das Schleifen. erst hier entscheidet sich wie "scharf" die Nocken geschliffen werden.
Also ob es eine Nockenwelle für die Familienkutsche oder für die Sportausführung wird.
Dann findet die Bearbeitung nicht unbedingt beim selben Hersteller statt.
Ich hatte mal einen Kunden, da kam ich hin wegen problemen an der CNC X-Achse.
Ich konnte die Problemzonen mm genau erkennen und mit Markern an die Achse malen.
Da kam der Fertigungsleiter mit einer Nockenwelle und hat sie auf die Markierungen gelegt. Passte genau.
Das war eine Spezialfirma für Oberflächenbehandlung. Die haben nur die Nocken und die Lagerflächen nochmal besonders vershleißfest gemacht.

Was ich als ein Problem kenne, sind das oft per BDE-Terminal (Betriebsdaten Erfassung) an den Produktionsleitstand, Zustände gemeldet werden (Was, wo, in welchem Zustand liegt), die sowieso schon automatisch an den Steuerstand gehen. Das ist dann aber eher ein Vernetzungs- und Schnittstellenproblem auf SCADA Ebene.

Ich habe den Eindruck, dass die kognitive Sensorik den Kern der Geschichte darstellt und die individualisierte Fertigung die Anwendung dazu.

Deshalb die Frage, was genau mit kognitiver Sensorik gemeint ist, speziell beim Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS.
https://www.iis.fraunhofer.de/de/mag...-sensorik.html
https://www.iis.fraunhofer.de/de/mag.../rficient.html

Zitat:

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Aus dem Schlaf erwacht
Idee und Entwicklung des Ultra-Low-Power WakeUp-Receiver RFicient
Neulich war ich wieder mit unserem Hund unterwegs. ...

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Welche Vorteile bietet die kognitive Sensorik gegenüber einer anderen Kennzeichnung eines Werkstücks, beispielswesie mit einem Barcode, oder ist das Erfassen der Waren an der Supermaktkasse auch schon eine kognitive Sensorik?

in einem der Links habe ich die folgende Aussage gefunden, die fand ich noch am verständlichsten:

Zitat:

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Mit »kognitiver Sensorik« haben wir eine griffige Bezeichnung gefunden, die unsere Arbeiten bündelt. Kognitiv bedeutet dabei, dass die Sensoren nicht nur Messwerte erfassen und mit Methoden der klassischen Signalverarbeitung vor-verarbeiten, sondern auch in der Lage sind, aus diesen Werten Schlussfolgerungen abzuleiten.

Zitat:

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Denken die Sensoren also?

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Denken wäre ein bisschen weit gefasst. Aber sie werden mit zusätzlichen Fähigkeiten ausgestattet, die auf Maschinenlernverfahren basieren. Die Sensoren werden dabei durch Erfahrungswissen aus der Umwelt angereichert, um bestimmte Muster und Trends aus den Signalen ableiten zu können.

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Prof. Albert Heuberger in https://www.iis.fraunhofer.de/de/mag...heuberger.html

Ok, das klingt so als ob man für "Dezentrale Signalverarbeitung" jetzt ein Buzzwort gefunden hätte.

Da Kongition, von dem sich ja kognitiv ableitet ziemlich vieldeutige Interpretationen hat,
https://de.wikipedia.org/wiki/Kognition
war ich bei "kognitive Sensorik", schon bei "wahrnehmende Wahrnehmungstechnik" angekommen. Was ja ungefähr so sinnig wäre wie "LCD-Display"oder die Microsoft Werbung für Winidows XP: "auf NT Technologie Basierend" (NT heist Neue Technologie).

Zitat:

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Neulich war ich wieder mit unserem Hund unterwegs. ...

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Zitat:

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erfassen und mit Methoden der klassischen Signalverarbeitung vor-verarbeiten, sondern auch in der Lage sind, aus diesen Werten Schlussfolgerungen abzuleiten.

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Ja, grundsätzlich irgenwie schon, ich hatte nur auch einen Bezug erwartet, ...

beispielsweise, dass die Bäume als kognitive Sensoren im Kollektiv feststellen und ausgeben können wieviel in dem Hund aktuell noch drin ist.

Das ginge dann in die Richtung, es wäre sicher etwas viel verlangt, aktuell, aber vielleicht als Vision, für später.

Zitat:

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Zitat von Manf

beispielsweise, dass die Bäume als kognitive Sensoren im Kollektiv feststellen und ausgeben können wieviel in dem Hund aktuell noch drin ist.

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Hm.....
Da eine BMI Messung durch eine volle Blase verfälscht wird,
ginge das wohl wenn Pflanzen von sich aus einen Meßstrom erzeugen könnten.
Zumindest für die Blase.
Wenn die Bäume dann die Hunde erkennen könnten, ein entsprächendes Gedächtnis hätten und vernetzt wären, könnten die nach ersten "Lernmessungen" durchaus mit einer gewissen Sicherheit sagen ob Hund voll oder leer