Industrie 4.0 – Intelligente Assistenzsysteme, Track and Trace Systeme

18.02.2020 - Norbert Schenk

 

„Intelligente“ oder auch „digitale Assistenzsysteme“ helfen bei der Ausführung verschiedenster Aufgaben und Tätigkeiten. Hierzu zählen bspw. Systeme aus dem Bereich der Visualisierungstechnologien (VR, AR, MX), aber u.a. auch „Wearables“, „Sprachassistenzsysteme“ und „Cobots“, mit denen sich der folgende Beitrag beschäftigt (Visualisierungstechnologien wurden bereits im Beitrag Nr. 15 erläutert). Weiterhin werden in diesem Beitrag „Track and Trace Systeme“ behandelt.

 

Intelligente Assistenzsysteme – Wearables:

Wearables sind „tragbare Datenverarbeitungsgeräte“, die während der Anwendung am Körper des Benutzers befestigt oder in die Kleidung integriert sind. Wearables werden eingesetzt, damit die jeweiligen IT-Systeme mit dem Benutzer interagieren und mit ihm Informationen austauschen können. Hierzu zählen bspw. Wearables für Visualisierungstechnologien, wie „Datenbrillen“, „Aktorik-Handschuhe“, „Eingabestifte“ und „Handsticks“. Weiterhin sogenannte „Smartwatches“ und „integrierte Sensorsysteme“ in unterschiedlichen Ausprägungen.

 

Wearables im Zusammenhang mit Visualisierungstechnologien (VR, AR, MX), ermöglichen es mit dem jeweiligen System interagieren zu können (bspw. für die Eingabe von Informationen bzw. Aktionen). Aktorik-Handschuhe, Eingabestifte und Handsticks dienen hauptsächlich der Eingabe von Informationen an das IT-System. Hierbei werden entsprechende Bewegungen an das jeweilige System übermittelt und vom System in der virtuellen Umgebung dargestellt. Über eine Datenbrille kann die Bewegung an sich, bzw. die Auswirkung dieser Bewegungen und Aktionen auf die in der virtuellen Welt dargestellten Objekten und Szenen, angezeigt werden. Weiterhin werden über die Datenbrille die virtuellen Bilder und Szenen dem Benutzer angezeigt. Durch die Verwendung dieser Interaktions-Geräte kann sich der Benutzer in einer „virtuellen Welt bewegen“. Je nachdem welche Visualisierungstechnologie dabei angewendet wird, wird diese virtuellen Welt über unterschiedliche visuelle Technologien bzw. Effekte dargestellt.

 

Bei einer Smartwatch handelt es sich um eine Art „Armband bzw. Uhr“, die am Handgelenk getragen wird. Über sie können Informationen, wie bspw. Arbeitsanweisungen oder durchzuführende Arbeitsschritte, angezeigt werden. Ebenso können Informationen eingegeben werden, wie bspw. die Erledigung eines Arbeitsschrittes. Weiter Informationsmeldungen können bspw. auch Alarm-Meldungen bei Störungen des Betriebsablaufs durch Maschinenstillstände oder Qualitätsprobleme sein. Häufig werden sie im Bereich der Intralogistik für das Kommissionieren von Waren bzw. Teilen eingesetzt.

 

Bei integrierten Sensorsystemen handelt es sich um spezielle Bewegungs- bzw. Lokalisationssensoren, die in die Arbeitskleidung eingearbeitet sind. Sie können die Bewegungsabläufe der Nutzer (Träger) aufnehmen und deren Aufenthaltsort lokalisieren bzw. Bewegungsprofil aufzeichnen. Die Sensoren können bspw. in Handschuhen oder in Armbändern eingearbeitet sein. Damit können Bewegungsabläufe überwacht bzw. unterstützt werden. Werden "falsche" Aktionen bzw. Bewegungen (vom Benutzer) ausgeführt, dann kann das IT-System entsprechende Warnungen ausgeben bzw. assistieren, damit die Bewegungsabläufe richtig ausgeführt werden. Damit lassen sich bspw. Montage- und Arbeitsvorgänge unterstützen.

 

Handschuhe können z.B. auch mit integrierten Barcodelesegeräten und RFID-Sensoren ausgestattet sein, um Informationen von Barcode- oder RFID-Etiketten verarbeiten zu können.

 

Intelligente Assistenzsysteme – Sprachassistenzsysteme:

Wie bei den Sprachassistenzsystemen, die im privaten Bereich Einzug erhalten haben, werden diese auch verstärkt in der Industrie angewendet. Aufgaben die bisher mit Hilfe von Tasteneingaben in IT-Systeme eingegeben werden mussten (Texte bzw. Befehlscodes, Transaktionscodes etc.) lassen sich hierbei über Sprachbefehle eingeben und ausführen.

 

Sprachassistenzsysteme sollen bei der Unterstützung von Routineaufgaben helfen, wie bspw. im Bereich der telefonischen Kundenbetreuung. Hier helfen sogenannte „Chatbots“ (der Begriff leitet sich aus den Worten „chatten" und "Roboter" ab) z.B. bei der Kommunikation hinsichtlich standardisierter Dialog- und Bestellprozesse. Dabei handelt es sich um ein textbasiertes Dialogsystem, mit dem es möglich ist, über natürliche Sprache mit dem dahinterstehenden System zu kommunizieren.

 

Die Weiterentwicklung von Sprachassistenzsystemen bietet enorme Potenziale für die Zukunft, da sie die Hürde hinsichtlich der „Mensch-Maschine-Schnittstelle“ deutlich reduzieren können. Die Eingabe über Sprache entspricht am ehesten der natürlichen menschlichen Kommunikation und hilft somit den Menschen verstärkt mit IT-Systemen zu arbeiten. Abgesehen davon sind Spracheingaben schneller durchzuführen, und spezielle Kenntnisse für die Bedienung diverser IT-Anwendungen (Kenntnisse über formalen Eingabeprozeduren, Eingabecode, Programmiercode etc.) sind nicht mehr nötig.

 

Intelligente Assistenzsysteme – Cobots:

Ein weiterer Vertreter von intelligenten Assistenzsystemen stellen sogenannte Cobots (aus dem englischen „Collaborative Robot“) dar. Darunter versteht man Industrieroboter („Kollaborativer Roboter“), die mit Menschen gemeinsam arbeiten und im Produktionsprozess nicht durch Schutzeinrichtungen von diesen getrennt sind. Sie werden beispielsweise bei Montageprozessen als Handlings- oder Montageassistent eingesetzt.

 

Track and Trace Systeme:

Um den Materialfluss innerhalb der Intralogistik transparent zu machen, kommen sogenannte Track and Trace Systeme zum Einsatz. Das sind „Echtzeit-Lokalisierungs-Systeme“, welche die Position von Objekten wie beispielsweise Behälter, Fahrzeuge, Teile und Baugruppen aber auch Personen innerhalb der Produktion bzw. des Lagers erfassen und an das angebundenen IT-System weitergeben. Dies erfolgt in Echtzeit. Darüber hinaus können einige der zum Einsatz kommenden Sensortypen auch Zustände bzw. Zustandsänderungen der jeweiligen Objekte speichern bzw. verarbeiten und Befehle des angebundenen IT-Systems verarbeiten und an die Objekte weitergeben. Somit können die entsprechend vernetzten Objekte zu einem gewissen Grad auch über das IT-System gesteuert werden.

 

Solche Systeme können ebenso für eine „Outdoor-Lokalisierung“ genutzt werden, bspw. im Rahmen des Flottenmanagement von Speditionsfahrzeugen. Durch die Information, wo sich welche Fahrzeuge befinden, können bspw. in Kombination mit der Information über den aktuellen Auftrags- bzw. Dispositionsfortschritt, ggf. Korrekturen in der Feinplanung während der täglichen Auslieferungen vorgenommen werden.

 

Produkte, die mit entsprechenden Sensoren ausgestattet sind, können jederzeit lokalisiert werden, wo sie sich befinden. Somit kann bspw. eine lückenlose Überwachung des Transportweges bzw. -vorganges realisiert werden. Durch die Fähigkeit der Sensoren, im Rahmen einer automatisierten zyklischen Datenerfassung zusätzliche Informationen zu speichern, können beispielsweise auch Beeinträchtigungen während des Transportes erfasst werden (Stoßeinwirkungen, Temperatur, Feuchtigkeit, Beschleunigung etc.). Diese Informationen können für eine evtl. Rückverfolgbarkeit von Transportschäden bzw. Mängel, im Rahmen der Ursachenforschung herangezogen werden. Weiterhin kann auch verfolgt werden, wie lange sich ein Packgut an welchem Ort befunden hat. Auf Basis solcher Informationen kann dann ggf. die Qualität der Lieferkette bzw. die Lieferzeiten optimieren werden. Diese Technologie wird für die zukünftige Vernetzung und Optimierung der Lieferkette (Supply Chain) immer wichtiger werden.

 

In Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsbereichs der Track and Trace Systeme, kommen verschiedene Erfassungs- bzw. Übertragungstechnologien zum Einsatz.

 

Die intelligente Analyse von Position, Bewegung und Status von Objekten und Prozessen aller Art, und die Vernetzung dieser Daten miteinander, sowie deren Bereitstellung für verschiedene Anwendungen, Systeme oder Benutzer, stellt eine wichtige Grundlage für die Digitalisierung in der Produktion und Logistik dar. Mit modernen Track and Trace Systemen ist es hierbei möglich, die unterschiedlichsten Betriebsdaten der Produktions- und Logistikprozesse entsprechend zu erfassen und in Echtzeit zu verarbeiten.

 

Bei Fragen zu den Themen können Sie mich gerne unverbindlich kontaktieren. Auch weitere Anregungen bzw. Erfahrungsaustausche zu den Themen sind gerne willkommen.

 

 Der Titel des nächsten Beitrags lautet:

 

„Industrie 4.0 – Agile Produktionsplanung, Manufacturing Execution System (MES)“