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Instrumente mit virtueller und erweiterter Realität für schnellere und kostengünstigere Montageabläufe bei Flugzeugen

Viele Aufgaben wie die Montage der Flugzeug- und Frachtkabine werden hauptsächlich manuell unter nicht ergonomischen Bedingungen mit komplexen Prozessketten ausgeführt. Zur Optimierung der Verfahren hat eine EU-Initiative ermittelt, wie diese Aufgaben ausgeführt und wie sie mit der Automatisierung in der virtuellen Realität funktionieren werden.

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Die Planung von Montageaufgaben für Innenteile, wo Menschen und Roboter in einer komplexen und eingeschränkten Umgebung zusammenarbeiten, ist äußerst schwierig. Viele Faktoren müssen analysiert werden, einschließlich der Wahrnehmung verschiedener Arten von Personal, der Logistik und unerwarteter Situationen wie Fehlfunktionen bei Robotern. Neue Technologien wie die virtuelle Realität begegnen diesen Herausforderungen auf sichere und kostengünstige Weise. Die erweiterte Realität ermöglicht die Einbeziehung relevanter Informationen aus Rechenquellen wie dem Roboterzustand oder neuen Montageplänen in ihrem wirklichen realen Kontext.

Verbesserung der Betriebsabläufe mithilfe einer Simulationsumgebung mit virtueller und erweiterter Realität

Das EU-finanzierte Projekt SIMFAL optimierte die automatisierten Montageaufgaben für Kabinen- und Frachtinnenteile. Dazu wurde das Miteinander zwischen Mitarbeitenden und dem automatisierten System bei der Ausführung von Montageaufgaben analysiert. „Dieses Miteinander erleichtert die Arbeitsumgebungen, in denen Personal mit Automatisierungssystemen zusammenarbeitet“, stellt Koordinator Diego Borro fest. Die Projektpartner richten eine auf virtueller und erweiterter Realität basierende Simulationsumgebung zur Anzeige und Bewertung alternativer Prozessszenarien ein. Sie entwickelten eine Umgebung mit virtueller Realität zur Simulation der Montage des Flugzeuginneren. Die Ergebnisse flossen in ein System mit erweiterter Realität ein. Dieses Instrument dient zur Unterstützung der Mitarbeitenden während des Montageprozesses und zur Visualisierung und/oder Überwachung der tatsächlichen Informationen in Echtzeit. Gemeinsam bewerten diese beiden Instrumente verschiedene Montagealternativen und wählen die beste in Bezug auf Produktivität sowie Gesundheit und Sicherheit des Personals aus. „Dieser flexible und leistungsstarke interaktive Simulator mit virtueller Realität erzeugt verschiedene alternative Szenarien für einen Montagevorgang. Dabei werden unter anderem der Automatisierungsgrad, die Mensch-Roboter-Zusammenarbeit und die Anzahl der Roboter geändert“, erklärt Borro. „Darüber hinaus ist der Simulator mit virtueller Realität eine sehr robuste Plattform für Versuche, Bewertungen und Entscheidungen in Bezug auf Entscheidungsprozesse.“

Unterstützung von Flugzeugherstellern bei der Planung und Bewertung von Montagealternativen

Eine Analyse kann zur Bewertung von Montagealternativen mit verschiedenen Leistungskennzahlen wie Zeitplanung, Kosten, Ergonomie, Investitionen und Kapitalrendite durchgeführt werden. Insgesamt wurden 23 Basisszenarien und 81 Szenarien für gesamte Flugzeuge simuliert und bewertet. Das Team des Projektes SIMFAL entwickelte außerdem einen Demonstrator mit digitalen Zwillingen zur Überprüfung realer Prozesse. Möglich wurde das durch eine robuste Kommunikationsarchitektur, welche für die Kommunikation zwischen realen und virtuellen Prozessrobotern im Demonstrator ausgelegt ist. Mit dem Demonstrator können Nutzende praktisch jede einzelne Roboter- und Teilebewegung sehen. „In Zukunft wird dieser Demonstrator nicht nur zur Überwachung des Prozesses verwendet, sondern auch zur Steuerung oder Änderung von Prozessparametern in Echtzeit“, kommentiert Borro. In den Demonstrator mit digitalen Zwillingen wurde auch ein Instrument mit erweiterter Realität integriert, mit dem das System die Mitarbeitenden bei der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter unterstützen kann. „Das Projekt SIMFAL hat verschiedene Ansätze zur Verteilung der Arbeitslast zwischen Mensch und Maschine entwickelt und bewertet sowie die optimale Lösung für die Produktivität gefunden“, schließt Borro. Es ist jetzt möglich, ein automatisiertes System an einen bestimmten Mitarbeitenden anzupassen, wobei andere Faktoren wie Ergonomie und Mitarbeiterzufriedenheit berücksichtigt werden.

Schlüsselbegriffe

SIMFAL, Montage, Roboter, virtuelle Realität, Flugzeuge, erweiterte Realität, Kabine, Fracht, Mensch-Roboter-Zusammenarbeit

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