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Fraunhofer IGD – HMI 2017: Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

Plant@Hand Werkstattwagen in Halle 7, Stand D11

Fraunhofer IGD - HMI 2017: Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

Die AR-Brille visualisiert Arbeitsschritte, die in die reale Umgebung eingeblendet werden.

Die Produktion der Zukunft wird immer flexibler. Für die Mitarbeiter heißt das: Ihre Arbeitsschritte ändern sich ständig. Ein intelligenter Werkstattwagen führt die Werker per AR-Brille nun optimal durch ihre Aufgaben. Auf der Hannover Messe vom 24. bis 28. April 2017 stellen die Forscher ihre Entwicklung vor (Halle 7, Stand D11).

Der Industrie stehen große Änderungen bevor: Die Produktion soll digital und intelligent werden. In einem ersten Ansatz versucht man daher, die Informationsflüsse zu digitalisieren, in einem zweiten Schritt soll dann die Automatisierung folgen. Doch nicht bei allen Arbeitsschritten ist es sinnvoll, sie durch Maschinen oder Roboter durchführen zu lassen: Schließlich ist der Mensch den Maschinen in vielen Dingen überlegen – etwa wenn es um Entscheidungen geht, die Erfahrung und Detailwissen erfordern.

Künstliche Intelligenz führt den Menschen durch komplexe Prozesse
Da die Produktion künftig immer flexibler werden soll und die Fertigung hin zum individuellen Produkt geht, ist bei den menschlichen Mitarbeitern stets höchste Konzentration gefordert. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD in Rostock haben sich zum Ziel gesetzt, den Menschen besser in die Produktion der Zukunft und die Produktionsflüsse einzubinden. Mit unserem Plant@Hand Werkstattwagen haben wir eine intelligente Produktionsumgebung geschaffen, die den Menschen in seinen Aufgaben optimal unterstützt, erklärt Mario Aehnelt, Wissenschaftler am Fraunhofer IGD. Das System überprüft die Qualität des Produkts, erkennt Störungen und übermittelt aktuelle Betriebsdaten an die Produktionssysteme. Auf diese Weise kann es den Arbeitsfortschritt von umfangreichen und komplexen Montagearbeiten minutengenau verfolgen und die Mitarbeiter optimal durch die Prozesse führen.

Möglich machen es unter anderem Sensoren, die im Werkstattwagen integriert sind: Sie erfassen, welche Bauteile, Werkzeuge oder Materialien der Werker genommen hat. Doch das allein reicht nicht aus: Methoden der künstlichen Intelligenz und das entsprechende Modellwissen in punkto Montage bilden quasi das Herzstück des Systems. Über das Modellwissen weiß das System beispielsweise, welcher Schritt als nächstes ansteht und welche Werkzeuge dazu gebraucht werden. Und per künstlicher Intelligenz leitet das System anhand der Sensordaten ab, woran der Mensch momentan arbeitet und wo er Unterstützung benötigt.

Je nach Wünschen skalierbar
Damit das System den Mitarbeitern jeweils die Unterstützung bietet, die sie brauchen, ist es skalierbar. Im Alltag heißt das: Sollen beispielsweise Leiharbeiter eingearbeitet werden, die die Abläufe wenig bis gar nicht kennen, führt das System sie sehr engmaschig durch den Arbeitsprozess. Der intelligente Werkstattwagen zeigt also visuell den jeweils anstehenden Arbeitsschritt an, ebenso wie die zu verwendenden Materialien und Werkzeuge, und liefert eine Erklärung, was als nächstes zu tun ist. Bei alten Hasen in der Produktion ist dies nicht nötig, es kann sogar als störend empfunden werden. Bei ihnen greift die künstliche Intelligenz daher nur dann ein, wenn die Qualität des Produkts gefährdet wäre. Kurzum: Das System lässt sich individuell an die Bedürfnisse der Mitarbeiter anpassen.

Endgerät: AR-Brille
Als Anzeige dient ein Touch-Display bzw. ein Tablet oder auch eine AR-Brille. Mit dieser Brille auf dem Kopf sieht der Werker eine Visualisierung der Arbeitsschritte, die in die reale Umgebung eingeblendet wird. Über Sprache oder Gesten können die Mitarbeiter die Anzeige steuern. Auf der Hannover Messe vom 24. bis 28. April 2017 präsentieren die Forscher den intelligenten Plant@Hand Werkstattwagen (Halle 7, Stand D11). Besucher können dann selbst einmal einen Blick durch die AR-Brille werfen und die Unterstützung live erleben.

Weiterführende Informationen – Fraunhofer IGD auf der HMI 2017: www.fh-igd.de/hmi

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

Kontakt
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Daniela Welling
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
+49 6151 155-146
presse@igd.fraunhofer.de
http://www.igd.fraunhofer.de

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Neuvorstellung zur Hannover Messe 2017: MQTT-fähige Spreadsheets für IoT- und Industrie 4.0

Die Cedalo AG ermöglicht Fachanwendern die codefreie Modellierung und Visualisierung von IoT- und Industrie 4.0 Prozessen

Die in der Region Freiburg ansässige Cedalo AG präsentiert als Messepremiere zur diesjährigen Hannover Messe einen völlig neuen Ansatz zur softwareseitigen Vernetzung von Sensoren, Aktuatoren und Maschinen im Internet der Dinge (IoT) und in der digitalen Fabrik (Smart Factory). Anstatt auf klassische Software-Entwicklungsumgebungen für Java, JavaScript, C oder andere Programmiersprachen zu setzen, stellt die Cedalo AG die „Process-Sheets“ vor. Process-Sheets sind neuartige, cloudbasierte Spreadsheets, die eine code-freie Modellierung von digitalen Prozessen erlauben und zudem nativ das zunehmend populäre IoT Kommunikationsprotokoll MQTT unterstützen.

Mit Hilfe der MQTT-kompatiblen Spreadsheets können Fachanwender, die beispielsweise mit dem Tabellenkalkulations-Konzept aus Microsoft Excel oder Google Tabellen vertraut sind, mit geringem Einarbeitungsaufwand aktiv an Digitalisierungsprojekten teilnehmen. Sowohl einfache als auch komplexe Prozessabläufe im IoT oder ganze Industrie 4.0 Szenarien können in kurzer Zeit visuell sowie interaktiv modelliert und dank cloudbasierter Technik auf Knopfdruck in einen abgesicherten 24-Stunden Echtzeitbetrieb überführt werden

Das auf Message-Queues basierende Modellierungskonzept unterstützt verschiedenste Abläufe. Neben seriellen und hierarchisch organisierten Abläufen, können auch dezentrale, asynchrone und autonom agierende Prozesse umgesetzt werden. In Design- und Testphasen können hierbei fehlende Hardware-Komponenten oder sogar komplette Prozess-Systeme durch Process-Sheets virtuell simuliert werden.

Die neu entwickelte, browserbasierte Process-Sheet-Technologie verfügt hierfür neben klassischen Spreadsheet-Funktionen auch über neue Funktionen zur Visualisierung von Prozessabläufen. Auf diese Weise können sowohl Daten- und Message-Flüsse als auch physische Vorgänge, wie z.B. Maschinenbewegungen oder Transportvorgänge, visuell dargestellt werden.

Die Kommunikation zwischen Hard- und Software erfolgt mittels MQTT in Echtzeit. MQTT ist ein schlankes, sehr flexibles und auf TCP/IP basierendes Protokoll, das in Minuten für jedermann verständlich ist und sich dabei auf das sehr leistungsfähige Message Queue und Publish/Subscribe Prinzip stützt. MQTT ist das einzige IoT Protokoll, welches von einer Mehrzahl der großen IoT Cloud-Providern unterstützt wird. Zudem sind MQTT Broker sowie die entsprechenden Client SDKs als Open Source verfügbar.

Auf der Hannover Messe zeigt die Cedalo AG unter anderem die Verknüpfung eines OXID eCommerce Shops mit einem Logistik-Roboter. Der Roboter kommissioniert die nur Sekunden zuvor im OXID eShop Webportal bestellten Artikel automatisch und liefert diese selbstständig zum Warenausgang. Die technische und betriebswirtschaftliche Logik dieses Prozesses wird durch zwei Cedalo-Process-Sheets modelliert und mittels MQTT über die Amazon Cloud gesteuert.

Eine weitere Messe-Demo demonstriert die Anbindung von Smartphones und die Verknüpfung mit einem Roboterarm. Die GPS, Lage- und Beschleunigungssensoren eines Apple iPhones werden über MQTT mit Cedalo Process-Sheets verbunden. Dank dieser Verbindungen und der implementierten Formeln in den Process-Sheets wird der Roboterarm in Echtzeit durch Lageänderungen des iPhones 3-dimensional im Raum bewegt.

Darüber hinaus stellt Cedalo zahlreiche Schnittstellen für Geräte bereit, welche andere Industrie-Protokolle nutzen. So wird auf der Hannover Messe z.B. ein Distanzsensor der SICK AG über eine IO LINK-MQTT Bridge mit den Cedalo Process-Sheets verbunden. Die im Millisekunden-Abstand eintreffenden Abstandswerte des Sensors werden über Process-Sheets für die Größenberechnung von Materialstücken verwendet und führen dann zu entsprechend Positionierungsbefehlen der angeschlossenen Aktuatoren.

Weitere MQTT-Bridges, u.a. REST API, OPC UA oder Profinet, sind verfügbar bzw. in der Entwicklung. Ziel von Cedalo ist es, mit MQTT und den Process Sheets eine einfache und durchgängige Alternative für die bislang in viele Protokollebenen verschachtelten Kommunikationsprozesse in der Industrie anzubieten.

Die Hannover Messe beginnt am Montag, den 24. April. Die Cedalo AG stellt in Halle 17 am Stand B76 aus

(Die Rechte an Markenzeichen liegen bei den jeweiligen Herstellern oder Organisationen)

Weitere Informationen unter: www.cedalo.com

.

Kontakt
Cedalo AG
Kristian Raue
St. Galler Str. 7
79199 Kirchzarten
07661-9045-350
info@cedalo.com
http://www.cedalo.com

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Fraunhofer IGD – Hannover Messe 2017: Produktionsdaten auf einen Blick erfassen

Fraunhofer-Stand „Simulation“ in Halle 7, Stand D11

Fraunhofer IGD - Hannover Messe 2017: Produktionsdaten auf einen Blick erfassen

Plant@Hand3D führt alle wichtigen Informationen der Produktion zusammen. (Bildquelle: Nutzungsrechte: Fraunhofer IGD))

Revolutionen gehen naturgemäß mit Änderungen einher: So auch die vierte industrielle Revolution, Industrie 4.0 genannt. Doch wie können Unternehmen Herr des dabei entstehenden Datenberges werden? Einen Lösungsansatz bietet das System Plant@Hand3D: Es zeigt alle wichtigen Informationen auf einen Blick und erleichtert Entscheidungsprozesse. Auf der Hannover Messe Industrie 2017 stellen Forscher des Fraunhofer IGD ihre Entwicklung vor.

Die durch Industrie 4.0 aufkommende Flut an Daten ist enorm und mehr als unübersichtlich. Der Mitarbeiter jedoch merkt davon nichts: Mit einem Blick auf den Multitouch-Tisch sieht er die gesamte Fabrikhalle samt allen Produktionsmaschinen und erkennt Störungen sofort. Möglich macht es das System Plant@Hand3D des Fraunhofer IGD. Es löst damit eine große Herausforderung, die sich im Zuge von Industrie 4.0 stellt. Denn die Revolution in den Fabrikhallen fußt auf zahlreichen Sensoren, die die Produktion überprüfen – Anlagen wie auch Produktionsprozesse werden intelligent. Das allerdings kann nur dann funktionieren, wenn diese Daten nicht nur erzeugt, sondern auch entsprechend ausgewertet werden. Sprich: Die Mitarbeiter müssen sie schnell verstehen und entsprechend darauf reagieren können.

Alle wichtigen Informationen auf einen Blick
Genau hier spielt Plant@Hand3D seine Vorteile aus. War bisher für jedes System der Produktionsplanung und -steuerung eine eigene Auswertung nötig, so führt Plant@Hand3D alle wichtigen Produktionsdaten in einer Anwendung zusammen. „Wir haben somit einen intuitiven Zugang zu den Produktionsdaten geschaffen“, erklärt Professor Bodo Urban vom Fraunhofer IGD. Dreh- und Angelpunkt bei Plant@Hand3D ist ein digitales 3D-Abbild der realen Fabrik, welches der Mitarbeiter auf dem interaktiv bedienbaren Multitouch-Tisch sieht. Über dieses Display kann er alle Daten verwalten – beispielsweise einzelne Maschinen über Fingergesten heranzoomen und sich Kurzinformationen zu Produktionsdaten der einzelnen Anlagen anzeigen lassen.

Entscheidungsfindung wird vereinfacht
Das Resultat: Der Produktionsleiter hat stets die gesamte Produktion im Blick, er kann den laufenden Betrieb effizienter planen und steuern und Aufgaben koordinierter an Mitarbeiter verteilen. Stockt ein Produktionsablauf oder fehlt Material, erfasst er dies umgehend. „Plant@Hand3D hilft dem Produktionsleiter, zielführende Entscheidungen zu treffen und zukünftig schneller auf bevorstehende Störungen reagieren zu können“, erläutert Urban. Auch die einzelnen Mitarbeiter profitieren von dem System. Auf Displays in der Produktionshalle oder Tablet-PCs am Arbeitsplatz können sie sich alle benötigten Informationen anzeigen lassen und Daten aus der Produktion erfassen. Auch Smartwatches lassen sich in die Informationskette einbinden.

Wie die Fraunhofer-Forscher mit ihren Visual-Computing-Technologien Produktionsprozesse beschleunigen und die Qualität sichern, zeigen sie vom 24. bis 28. April 2017 auf dem Fraunhofer-Stand „Simulation“ in Halle 7, Stand D11.

Weiterführende Informationen:
Fraunhofer IGD auf der HMI 2017: www.fh-igd.de/hmi
Projektbeschreibung zu Plant@Hand3D: www.igd.fraunhofer.de/projekte/planthand3d

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
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Fraunhoferstraße 5
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Maschinenbau

Fraunhofer IGD: Simulationssoftware als Cloud-Lösung mit Pay-per-Use flexibel nutzen

Technologiedemonstration auf der Hannover Messe Industrie 2017, Halle 3, Stand E02

Fraunhofer IGD: Simulationssoftware als Cloud-Lösung mit Pay-per-Use flexibel nutzen

CloudFlow Plattform: Kostengünstigere und hochwertigere Fertigung dank flexibler Software-Nutzung (Bildquelle: Nutzungsrechte: EMO, INO)

Die Produktion von Spezialdüsen ist aufwendig und kostenintensiv. Unterschiedlichste Spezialsoftware ist notwendig, um Produktionsprozesse zu lenken. Auf der CloudFlow-Plattform werden die speziellen Simulationsprogramme jetzt miteinander verbunden und dem Nutzer online zur Verfügung gestellt.

Innerhalb der Materialverarbeitung ist das Gebiet der Polymer-Extrusion ein Spezialgebiet. Eine feste oder dickflüssige Plastikmasse wird erhitzt und verflüssigt und unter Druck kontinuierlich durch die formgebende Öffnung einer Düse in die gewünschte Form gepresst. Auf diese Weise werden Alltagsgegenstände wie Folien und Rohre hergestellt. Die Anfertigung der hierfür benötigten Düsen ist zeitaufwendig und teuer. Spezielle Software, sowohl für die Simulation von Flüssigkeiten als auch für die Simulation von festen Strukturen, muss nicht nur aufwendig miteinander verknüpft, sondern erstmal angeschafft werden.

Auf der neu entwickelten CloudFlow-Plattform wird sämtliche notwendige Spezialsoftware automatisch miteinander verbunden. Der Datenaustausch zwischen den beiden Simulationsprogrammen wird durch das Verknüpfen zweier Cloud-Lösungen vereinfacht und beschleunigt den Arbeitsprozess.

Die benötigte Spezialsoftware wird online auf der CloudFlow-Plattform zur Verfügung gestellt. Geschäftsmodelle wie Pay-per-Use ermöglichen die flexible Nutzung durch den Anwender. Die im Hintergrund laufenden Server stellen eine sehr hohe Rechenleistung zur Verfügung. Die Anschaffung teurer Hardware sowie die aufwendige Installation und Lizenzierung auf lokalen Rechnern auf Kundenseite ist somit überflüssig. Dadurch ergeben sich Einsparungen in Rohmaterialien, Zeit und Energie.

„Vor allem kleinere Unternehmen können sich den Einsatz von teurer Ingenieursoftware oftmals nicht leisten“, erklärt Professor Andre Stork vom Fraunhofer IGD, Koordinator von CloudFlow. „Kleine Ingenieurbüros haben an manchen Speziallösungen nur selten Bedarf, die Anschaffung der Software rentiert sich also nicht. Entsprechende Aufträge geben sie deshalb entweder an Spezialisten weiter oder nehmen sie gar nicht erst an.“

Die EMO Extrusion Molding GmbH, ein österreichischer CloudFlow-Partner, profitiert bereits von dieser Möglichkeit. EMO ist als Werkzeugbauer spezialisiert auf die Fertigung von Breitschlitzdüsen zur Folien- und Plattenextrusion und kann durch die verbesserten Arbeitsprozesse kostengünstige Produkte mit höherer Qualität anbieten.

Auch INO, ein deutsches Ingenieurbüro für numerische Optimierungsmethoden, das die Simulation und Optimierung der Breitschlitzdüsen durchgeführt hat, kann durch die schnelleren Berechnungszeiten durch das HPC-Cluster in Zukunft mehr Kunden bedienen und neue Simulationsmöglichkeiten anbieten.

Auch unabhängige Software-Anbieter wie die DHCAE Tools GmbH profitieren von CloudFlow. Die zur Verfügung stehenden CloudFlow-Server stellen sehr hohe Rechenleistungen zur Lösung komplexer Aufgaben bereit. Große Rechenprobleme können durch High Performance Computing (HPC) in kürzester Zeit gelöst werden.

Schauen Sie sich unsere Technologiedemonstration auf der Hannover Messe Industrie 2017, Halle 3, Stand E02 an und vereinbaren Sie einen Termin.

Besuchen Sie auch unseren CloudFlow-Workshop am 26. April 2017 auf der Hannover Messe von 14:00 bis 17:00 Uhr im Saal Heidelberg, Convention Center. Weitere Informationen finden Sie auf unserer Website www.igd.fraunhofer.de

Im EU-Projekt CloudFlow arbeiten 47 Partnerinstitutionen aus 13 europäischen Ländern zusammen. CloudFlow wird als Verbundprojekt innerhalb des 7. Forschungsrahmenprogramms der Europäischen Kommission finanziert (Fördervereinbarung Nr. 609 100).

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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