25.05.2022, 13:00 Uhr
Durchführung per Videokonferenz
(Corona-Situation)
Titel: „Collaboration patterns for collaborative robots“
Kurzfassung:
Die Fertigungsbranche befindet sich in stetigem Wandel, angetrieben durch eine neue
Ära der industriellen Revolution, genannt Industrie 4.0. Im Zuge dieser Veränderungen
ergeben sich neue Anforderungen an die Produktionslandschaft, wie z. B. stark individualisierte
Produktvarianten und kundenspezifische Massenfertigung. Um diesen neuen
Anforderungen gerecht zu werden, findet ein Wechsel von herkömmlichen Industrierobotern
hin zu kollaborativen Robotern (“Cobots”) statt. Diese neue Generation von
Robotern ist in der Lage, mit Menschen kollaborativ zu arbeiten und zielt darauf ab,
die Stärken von Menschen und Robotern zu kombinieren. Smart Factories haben eine
anpassungsfähige, flexible und kosteneffiziente Produktion zum Ziel. Dahinter steht
eine Produktionsumgebung, in der alle Arten von Maschinen und IT-Systemen über ein
gemeinsames Netzwerk Daten austauschen können. Die meisten dieser hoch spezialisierten
Systeme in der Produktion sind jedoch nicht für die Interaktion mit beliebigen Systemen
ausgelegt.
Diese Forschungsarbeit untersucht den Bereich der Mensch-Roboter-Kollaboration,
insbesondere die Kollaborationsmuster zwischen Menschen und Robotern, analysiert
verschiedene Anwendungsfälle aus Industrie und Forschung und untersucht, wie diese
Kollaborationsmuster in Geschäftsprozessen spezifiziert werden können. Darüber hinaus
wird festgestellt, dass der Großteil der aktuellen Literatur kaum auf die Zusammenarbeit
zwischen mehreren Menschen und Cobots eingeht. Es wird eine formale Definition
vorgeschlagen, um diese Kollaborationsmuster in Geschäftsprozessen auf der Ebene von
Aufgaben zu beschreiben. Die identifizierten Kollaborationsmuster werden als Synchronisation,
Kooperation, Kollaboration und Koexistenz bezeichnet. Für jedes Muster werden
formale Anforderungen spezifiziert und entsprechende Anwendungsfälle instanziiert.
Für die Implementierung der kollaborativen Anwendungsfälle wird ein Testaufbau
entwickelt. Dieser Aufbau kombiniert ein Workflow Management System mit Cobot-
Simulationen unter Verwendung des Open Platform Communications Unified Architecture
(OPC UA) Datenaustauschstandards. Für das Design der Prozessmodelle wird BPMN
(Business Process Model and Notation) verwendet. Die Fähigkeit, die implementierten Anwendungsfälle
mit Geschäftsprozessen zu steuern, spiegelt die Flexibilitätsanforderungen
der modernen Produktion wider. Unter Verwendung des Testsystems werden alle vier
Kollaborationsmuster evaluiert und mit sieben Anwendungsfällen erfolgreich demonstriert.