Pop-Up-Automatisierung von Produktionsprozessen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Matthias Althoff
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545267624

Wir adressieren eines der Haupthindernisse für die Automatisierung weiterer Produktionsprozesse: Zeit und Kosten für den Entwurf geeigneter Roboterlösungen machen die Investition in robotergestützte Automatisierung für kleine Produktionsserien oder Produktionen mit häufigen Prozessänderungen unattraktiv. Wir werden den Entwurf von robotergestützten Automatisierungszellen automatisieren, so dass eine Lösung innerhalb von Stunden statt mehrerer Wochen gefunden werden kann. Die Fähigkeit, Produktionszellen automatisch zu entwerfen, wird eine Reihe neuer Möglichkeiten eröffnen - insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen in der Fertigung - um Robotersysteme zu implementieren, die die Produktivität, Flexibilität und Wettbewerbsfähigkeit verbessern und gleichzeitig die Investitions- und Amortisationszeiten stark reduzieren. Für die Automatisierung des Entwurfs von Produktionsprozessen werden wir eine Reihe von Modulen verwenden, die, wenn sie kombiniert werden, den Produktionsprozess realisieren. Unser modulares Konzept ermöglicht die Wiederverwendung von Modulen für zukünftige temporäre Produktionsprozesse. Eine der größten Herausforderungen rekonfigurierbarer Systeme besteht darin, mögliche Kombinationen von Modulen zu finden, die in der Lage sind, vorgegebene Aufgaben zu erfüllen und gleichzeitig Einschränkungen zu beachten, wie z. B. die Vermeidung von Hindernissen in der Umgebung. Die meisten Studien über rekonfigurierbare Systeme konzentrieren sich darauf, Kombinationen von Modulen zu finden, um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen, ohne die erforderliche Bewegungsplanung zu berücksichtigen. Im Gegensatz zu früheren Arbeiten werden wir Methoden zur Konfigurationssynthese entwickeln, die sowohl Randbedingungen als auch die Bewegungsplanung berücksichtigen. Daraus ergibt sich ein gemischtes diskretes/kontinuierliches Optimierungsproblem, für das wir grundlegend neue Methoden entwickeln werden. Wir wollen dieses Problem mit Hilfe von Heuristiken, genetischen Algorithmen und maschinellem Lernen angehen, um schnell zu vernünftigen Lösungen zu gelangen - optimale Lösungen für Probleme mit industrieller Relevanz zu finden, ist mit den derzeitigen Methoden nicht möglich. Wir werden unseren Ansatz anhand des automatischen Entwurfs und der Realisierung von Automatisierungszellen für die Maschinenbeschickung und Palettierung demonstrieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen