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Block beteiligt sich am AutARK-Projekt

MRK bringt Mensch und Maschine in Einklang
Block modernisiert die Transformatorenfertigung

Die Kombination von menschlichen und maschinellen Eigenschaften im Produktionsprozess bietet die Möglichkeit, eine hohe Effizienz bei voller Flexibilität zu erreichen. Aus diesem Grund hat sich Block in einem zweijährigen Vorhaben gemeinsam mit dem BIBA, dem Bremer Institut für Produktion und Logistik, dem Unternehmen Pumacy Technologies und der Arend Prozessautomation dem AutARK-Projekt verschrieben.

Dr. Dennis Kampen, Geschäftsleiter Forschung und Innovation, Block Transformatoren-Elektronik GmbH in Verden

Das Forschungsprojekt trägt dabei den Namen „Autonomes Assistenzsystem zur Unterstützung von MRKMontageprozessen“ (AutARK). Die Abkürzung MRK steht für die Mensch-Roboter-Kollaboration. Die Ergebnisse von vorangegangenen Forschungsprojekten des BIBA und die gesammelten Erfahrungen der Projektpartner der Industrie, theoretischer und praktischer Natur, fließen in das gemeinsame Projekt ein, um einen weiteren Impuls zur Effizienzsteigerung zu geben.

Ziel des Systems ist es, Prozesse innerhalb verschiedener Anwendungsfälle besonders in Klein- und mittelständischen Unternehmen zu vereinfachen und die MRK in der industriellen Montage wirtschaftlich nachhaltiger zu gestalten. Das Projekt hat einen Gesamtumfang von 1,9 Mio. Euro und wird mit knapp 1,3 Mio. Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Projektträger ist dabei das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt.

Gute Theorie benötigt ausreichend Praxis

Als Anwendungspartner in dieser Forschungsgruppe bietet Block die Komponente des Theorie-Praxis-Transfers in der eigenen Transformatorenproduktion. Die Montage der Transformatoren ist eine Kombination aus manueller Feinarbeit und der Positionierung schwerer Bauelemente.

Verschiedene Bauteile wie beispielsweise Spulen mit einem Gewicht von bis zu 35 kg und Transformatorenbleche für den bis zu 160 kg schweren Kern müssen präzise justiert und ohne Beschädigungen verbaut werden. Der Umgang mit diesen Gewichtsklassen kann für die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf Dauer belastend sein und teilweise ist eine Bewegung ohne den Zusatzaufwand eines Krans nicht möglich. Allerdings wird gerade das menschliche Feingefühl benötigt, um die vielen individuellen Teilschritte des Fertigungsprozesses sauber auszuführen und diese auch im Prozess anpassbar zu halten.

Eine komplette Automatisierung des Prozesses würde daher wegen fehlender Flexibilität keine Lösung darstellen. Ist es aber möglich, einen maschinellen Helfer in das Arbeitsumfeld zu integrieren, der Teiltätigkeiten, wie das Heben schwerer Bauteile übernimmt, wird der Mensch direkt entlastet. Gleichzeitig kann dieser sich auf die motorisch und kognitiv anspruchsvolleren Aufgaben konzentrieren.

Das Projekt hat Maßstäbe gesetzt, denn es kam eine neuartige Messtechnik zum Einsatz, um menschliche Bewegungsabläufe aufzuzeichnen. Bisherige MRK-Ansätze haben rein kamerabasiert gearbeitet, was angepasste Umgebungsbedingungen erfordert. Diese Kameras können allerdings nur in starren Winkeln erfassen und erfordern eine sehr gute Ausleuchtung, um wichtige Detailmesswerte im realen Kontext aufzeichnen zu können. Basierend auf dem Vorgängerprojekt InSA des BIBA werden in AutARK weiterentwickelte Wearables getestet – Kleidungsstücke oder Armbänder, die mit Sensoren ausgerüstet sind und jederzeit die Position des Trägers oder der Trägerin weitergeben. Die Kombination der Messwerte dieser einzelnen Sensoren ermöglichen es, bis auf wenige Zentimeter genau, die Position von Körper und Händen im Arbeitsraum zu bestimmen und diese Sensordaten an den Roboter in Echtzeit zu übergeben. Dank dieses Systems kann der Roboter seine Bewegungsabläufe ohne Unterbrechung des Produktionsprozesses in Echtzeit anpassen und verharrt in einer Gefahrensituation sofort im Stillstand.

Davon profitiert vor allem der Mensch

Monotone Arbeiten können abgegeben werden und auch im höheren Alter ist der Mensch noch in der Lage, mit der maschinellen Unterstützung belastende Tätigkeiten auszuführen. Somit wird ein nachhaltig gesünderer Arbeitsplatz geschaffen.

Zusätzlich wurde eine Ergonomie-Studie mit der Leitwert-Merkmal-Methode durchgeführt. Der gemessene Wert zeigte eine deutliche Verbesserung gegenüber der Messung des Ist-Standes. So konnten die Montagearbeiten derart erleichtert werden, dass sie nicht mehr als körperlich anstrengende Arbeiten definiert sind. Diese Arbeiten können daher unabhängig von der körperlichen Beschaffenheit des Mitarbeiters durchgeführt werden. Die Anfälligkeit von Muskel-Knochen-Erkrankungen bei körperlich arbeitenden Mitarbeitern ist verstärkt ein Thema und wir wollen unsere Mitarbeiter durch Optimierungen im Produktionsprozess schützen. Somit sind diese Arbeitsplätze langfristig zu besetzen und das Bewerberpotenzial wird immens vergrößert.

Das autonome System nutzt die Daten außerdem, um daraus zu lernen, sich wiederholende Arbeitsabläufe zu erkennen und bei Bedarf zu optimieren. Bei der Entwicklung der MRK-Produktion im Projekt AutARK stand vor allem die Sicherheit des Menschen im Vordergrund. Dieser übergeordnet wichtigen Aufgabe haben sich die Experten mit Erfolg gestellt. Das Forschungsprojekt hat im Dezember 2020 sein Ende gefunden, für die Folgejahre streben alle Projektbeteiligten die Zertifizierung und Zulassung an. Die Konsequenzen, die sich aus dieser Neuerung ergeben, stellen ebenfalls eine Herausforderung dar. Diese neue Art des Arbeitens wird beim Menschen unterschiedliche Reaktionen hervorrufen, die noch unbekannt sind. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter müssen geschult und aktiv mitgenommen werden in die neue Arbeitswelt. Das sind Gedanken der Zukunft, denen sich jetzt im Anschluss an AutARK alle Beteiligten aktiv stellen, die jedoch alle bereits in der Umsetzung geprägt haben.

Weitere Details:

http://hier.pro/VHvfj

Kontakt:
Block Transformatoren-Elektronik GmbH
Max-Planck-Straße 36-46
27283 Verden
Tel: +49 4231 6780
info@block.eu
www.block.eu


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