Zentrale technische Fakten
Zusammenfassung
In jeder Fertigung gibt es eine stille, aber unverzichtbare Regel: Jedes Bauteil – unabhängig von Größe oder Komplexität – muss genau dort ankommen, wo es benötigt wird, und genau dann, wenn es gebraucht wird. Diese Zuverlässigkeit muss der Kitting-Prozess Tag für Tag gewährleisten – trotz steigender Variantenvielfalt, enger Taktzeiten und eines permanenten Effizienzdrucks.
Gerade das Kitting zählt jedoch zu den anspruchsvollsten Prozessen entlang der gesamten Produktionskette. Nicht, weil die notwendige Technologie fehlt, sondern weil diese Prozesse historisch gewachsen sind: getrennte Systeme, unterschiedliche Steuerungslogiken und komplexe Integrationen. Auf der einen Seite mobile Roboter, auf der anderen Handhabungssysteme. Dazwischen entsteht ein hoher Koordinationsaufwand, der häufig zum eigentlichen Engpass wird.
Herausforderung
Die Grundidee ist ebenso einfach wie wegweisend: Die Grenzen zwischen Mobilität, Wahrnehmung und Handhabung aufzulösen und aus einzelnen Subsystemen ein durchgängiges Gesamtsystem zu schaffen.
Um das Innovationspotenzial zu verstehen, lohnt sich ein Blick auf die Ausgangssituation. Moderne Kitting-Prozesse sind durch eine hohe Variabilität geprägt: Bauteile unterscheiden sich in Form, Größe und Empfindlichkeit, Produktionsabläufe werden zunehmend individualisiert und Fertigungslayouts müssen sich kontinuierlich an neue Anforderungen anpassen.
In diesem Umfeld übernehmen manuelle Prozesse häufig noch einen großen Teil der Kommissionierung und Kit-Zusammenstellung. Das bringt drei wesentliche Herausforderungen mit sich:
- Menschliche Fehler, die bei sich wiederholenden, hochfrequenten Abläufen kaum vollständig vermeidbar sind.
- Geringe Flexibilität, da Änderungen am Produkt oder Produktionslayout aufwendige und kostenintensive Anpassungen erfordern.
- Fehlende Durchgängigkeit, weil Transport- und Handhabungssysteme zwar miteinander kommunizieren, jedoch nicht als ein gemeinsames System agieren.
Konventionelle Architekturen trennen die Steuerung der mobilen Plattform von der Steuerung des Roboters. Das bedeutet mehr Steuerungen, mehr Integrations auf wand und längere Reaktionszeiten bei Entscheidungen – genau dort, wo schnelle Anpassungen entscheidend sind.
Lösung
Das Projekt verfolgt einen neuen Ansatz: eine einheitliche Steuerungsarchitektur, die Mobilität, Wahrnehmung und Handhabung vollständig integriert.
Der Roboter wird nicht länger als Kombination einzelner Komponenten betrachtet, sondern als intelligentes Gesamtsystem, das seine Umgebung wahrnimmt, Entscheidungen trifft und alle Bewegungen koordiniert ausführt.
Die Basis bildet ein von Joytek entwickelter Autonomous Mobile Robot (AMR). Dabei handelt es sich nicht lediglich um ein fahrerloses Transportsystem, sondern um eine intelligente mobile Plattform, die sich präzise und zuverlässig in dynamischen Produktionsumgebungen bewegt.
Möglich wird dies durch moderne Navigations- und Lokalisierungstechnologien auf Basis des ROKIT Navigator von Bosch Rexroth. Dadurch passt sich der AMR kontinuierlich an Veränderungen in seiner Umgebung an, umfährt Hindernisse, optimiert Fahrwege und gewährleistet eine hohe Prozesssicherheit.
Auf dieser mobilen Plattform ist das Handhabungssystem integriert – hier kommen die siebenachsigen Cobots von Kassow Robots zum Einsatz.
Die Wahl einer Sieben-Achs-Kinematik ist dabei kein Zufall. Sie ermöglicht maximale Bewegungsfreiheit, eine hohe Manövrierfähigkeit auf engem Raum sowie eine außergewöhnliche Anpassungsfähigkeit an komplexe Anwendungen. Der Roboterarm erreicht auch schwer zugängliche Positionen, umfährt Hindernisse und bewegt sich mit einer flüssigen Dynamik, die menschlichen Bewegungsabläufen ähnelt.
Die hochsteife Konstruktion aus eloxiertem Aluminium ermöglicht schnelle Bewegungen bei gleichzeitig hoher Präzision. Unterschiedliche Reichweiten- und Traglastvarianten erlauben die optimale Anpassung an verschiedenste Anwendungen. Die 48-Volt-Versionen mit integriertem Controller wurden speziell für den Einsatz auf mobilen Plattformen entwickelt.
Während die Mechanik die Leistungsfähigkeit des Systems definiert, sorgt die Software für dessen intelligente Funktion.
Die von Reply entwickelte Softwarearchitektur basiert auf dem Robot Operating System (ROS), das als zentrale Plattform für Wahrnehmung, Bewegungsplanung und Robotersteuerung dient. Hier verarbeitet das System Sensordaten, plant Bewegungen und koordiniert sämtliche Abläufe in Echtzeit.
Anstelle voneinander isolierter Subsysteme stehen allen Komponenten dieselben Informationen zur Verfügung. Entscheidungen werden kontextbezogen getroffen und sämtliche Prozesse intelligent aufeinander abgestimmt.
Die Verbindung zwischen industrieller Automatisierung und moderner Robotik übernimmt dabei die Bosch Rexroth ctrlX AUTOMATION Plattform. Ergänzt wird sie durch ein speziell entwickeltes Kommunikations-Gateway, das den ROS-Stack direkt mit der industriellen Steuerung verbindet. Dadurch lässt sich die Kinematik des Cobots unmittelbar ansteuern, wodurch Latenzen reduziert und Bewegungsbahnen noch präziser berechnet werden können.
Vorteile
Das Zusammenspiel aller Komponenten schafft ein System, das sich flexibel an wechselnde Anforderungen anpasst.
Dadurch verkürzen sich Taktzeiten deutlich, während Fehler bei der Kommissionierung und Zusammenstellung von Kits reduziert werden.
Der größte Vorteil liegt jedoch in der Flexibilität: Neue Produktionslayouts oder Produktvarianten lassen sich innerhalb kurzer Zeit integrieren, ohne umfangreiche Anpassungen an der Gesamtanlage vorzunehmen.
Auch aus technischer Sicht ergeben sich erhebliche Vorteile. Die einheitliche Steuerungsarchitektur reduziert den Integrationsaufwand deutlich. Weniger Schnittstellen bedeuten geringere Komplexität, weniger potenzielle Fehlerquellen und eine höhere Prozessstabilität.
Innovation und Sicherheit gehen dabei Hand in Hand.
Das System erfüllt die aktuellen Anforderungen der Maschinenrichtlinien und integriert mehrstufige Sicherheitsfunktionen – darunter Laserscanner zur Hinderniserkennung, dynamische Geschwindigkeitsbegrenzungen sowie eine kontinuierliche Überwachung aller Abläufe.
Ergänzt wird dies durch ein umfassendes Cybersecurity-Konzept mit Schwachstellenanalysen und Angriffssimulationen, um die digitale Infrastruktur zuverlässig zu schützen.
Obwohl das Projekt ursprünglich für Anwendungen in der Automobilindustrie entwickelt wurde, eröffnet seine modulare Architektur zahlreiche Einsatzmöglichkeiten in weiteren Branchen.
Auch in den Bereichen Food & Beverage, Verpackung und Pharma sind Flexibilität, Präzision und schnelle Anpassungsfähigkeit entscheidende Erfolgsfaktoren. Gerade dort bietet die Fähigkeit, wechselnde Anforderungen effizient zu bewältigen, einen klaren Wettbewerbsvorteil.
Letztlich steht dieses Projekt für mehr als eine neue technologische Lösung. Es zeigt einen neuen Ansatz für industrielle Automatisierung: Weg von starren Systemen für statische Produktionsprozesse – hin zu intelligenten Plattformen, die ihre Umgebung verstehen, sich anpassen und aktiv mit der Produktion zusammenarbeiten.
So wird Kitting vom potenziellen Engpass zu einem leistungsfähigen Bestandteil moderner Fertigungsprozesse.
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