Gespräch des Monats: Prof. Dr. Florian Kerber (Hochschule Augsburg)

Das vom Freistaat Bayern geförderte Forschungsprojekt ‚ModProFT' soll die Mensch-Roboter-Kooperation verbessern. An welcher Stelle kommt der Digitale Zwilling zum Einsatz?

Das Produkt ist in diesem Fall die bedruckte Leiterplatte, unser Partner ein EMS-Dienstleister für Kleinserien. Entscheidend sind die Informationen, die zu so einer Leiterplatte gehören. Aber Kunden geben Detailinfomationen oft nicht heraus, sondern nur eine Art Stückliste. Deshalb nutzen wir bereits in einem ersten Schritt den Digitalen Zwilling: Wir reichern die Produktinformationen der Unternehmens-IT um jene an, die beim Fertigungs- und Prüfprozess gesammelt werden (kamerabasierte Objektregistrierung, AOIs etc.). Der zweite Schritt: Oftmals werden Bestückungsautomaten verwendet, die zwar mit den notwendigen Informationen gefüttert werden und abgeschlossene Produktionsschritte zurückmelden. Aber eine komplette Datendurchgängigkeit existiert bei einem heterogenen Maschinenpark in der Regel nicht. Welches Prüfprogramm soll aufgespielt werden? Wie erfolgt die Rückmeldung? Es gilt mithilfe des Digitalen Zwillings eine standardisierte Architektur zu schaffen, um den kompletten Fluss der Leiterplatten durch die Produktion verfolgen zu können.

Schritt drei ist der robotergestützte Prüfvorgang. An einem Arbeitsplatz stehen ein Cobot und mehrere Prüfstationen. Welche einzelnen Bewegungsschritte muss der Roboter ausführen, um die Leiterplatte zu erkennen, sie zu greifen, den Tester zu öffnen, sie einzulegen und die Prüfung auszulösen? Der ganze Prozess soll digital abgebildet werden, um eine Bahnplanung mit Sensorinformationen vorzubereiten und Fehlerquellen auszumachen. Bislang ist bei einer Störung noch ein Mitarbeiter erforderlich. Das Umgebungsmodell, das wir mit verschiedenen Sensoren aufnehmen, erhöht die Toleranz gegenüber Unklarheiten und Unsicherheiten bei der Erkennung.

Manchmal wirkt der Begriff Digitaler Zwilling wie ein bloßes Buzzword …

Das sehe ich ähnlich. Der Begriff wird inflationär und oft nicht definitionsscharf verwendet. Simulationen sind im Prinzip nichts neues und seit Jahrzehnten im Einsatz. Grundlegend neu ist aber die Kopplung zwischen realem und virtuellem Modell. Die Vision eines echten Digitalen Zwillings wäre, wenn das virtuelle Modell parallel zum realen Prozess abliefe und ein permanenter Abgleich stattfände. So ließen sich Fehler detektieren und Prozesse optimieren. Aber bis zum vollständigen digitalen Zwilling ist es noch ein weiter Weg.

Woran hakt es?

Roboterhersteller liefern bereits sehr häufig ein genaues Abbild ihrer Roboter. Doch bei Sondermaschinen in der Produktion gibt es meist keine exakten Modelle der Förderbänder, Antriebe, Ventile etc., die man für eine Simulation verwenden kann. Lägen die Beschreibungen standardisiert vor, wäre der flächendeckende Einsatz digitaler Zwillinge überhaupt erst möglich. Aber noch müssen wir unser Modell durch eigene Sensorik anreichern, um das Problem zu umgehen.