Wichtig ist genaue Abstimmung aller prozessbeteiligten Einheiten aufeinander. Diese Anforderung ist nicht nur für die Inbetriebnahme einer Anlage, sondern gerade auch danach, nämlich im laufenden Produktionsbetrieb und insbesondere beim Einsatz von Industrierobotern, von großer Bedeutung. Immer wieder sind Optimierungen und Anpassungen von Produktionspro-zessen erforderlich, um auf wechselnden Zielgrößen hinsichtlich Produktivität, Effizienz und Produktqualität reagieren zu können.

Der Trend zu kleineren Losgrößen bei steigender Variantenvielfalt setzt eine flexible Fertigung voraus. Dies hat Anpassungen des Produktionsprozesses und somit Eingriffe in die Projektierung bzw. Änderungen in der Programmierung einzelner produktionsbeteiligter Maschinen, Steuerungen und Roboter zur Folge.

Daraus ergeben sich höchste Anforderungen an Industrieroboter, die Arbeitsabläufe im Bereich Fertigung, Handling und Materialbewegung autonom übernehmen sollen. Anpassungen sollen nicht nur in Hinblick auf die auftragsbezogene Variante des Werkstücks – also des Teilprozesses – schnell und effizient umsetzbar sein. Vielmehr muss der gesamte Prozessablauf mit allen Schnittstellen beachtet und jederzeit die Sicherheit gewährleistet werden, um Prozessstörungen, Ausschuss und vor allem Schäden für Mensch oder Maschine zu vermeiden. Die Arbeitsergebnisse hinsichtlich „Industrie 4.0“ und Mensch-Roboter-Kollaboration legen eine besondere Gewichtung auf diesen Aspekt.

Kreislauf der Software-Versionen nach Versiondog. (Foto: Auvesy)

Flexible Industrieroboter-Lösungen
Die Umsetzung einer flexiblen Fertigungsautomatisierung benötigt flexible Roboter-Lösungen. Die Programmierung von Robotern bringt eine gewisse Komplexität mit sich, so dass Änderungen im Programmablauf des Roboters Auswirkungen auf die Sicherheit, Produktqualität sowie Nachhaltigkeit haben können. Bei jeder Änderung gilt es zu prüfen:

• Ist der Schutz für Mensch und Maschine gewährleistet?

Jegliche Programmänderungen müssen einen störungsfreien Ablauf im verfügbaren Arbeitsraum unter Berücksichtigung der Kollisionsbereiche, Interaktionszonen und durch Lichtgitter abgesicherte Schutzbereiche ermöglichen.

• Ist die Qualität des Produktionsprozesses gewährleistet?

Es muss sichergestellt sein, dass jegliche Änderung am Roboterprogramm auch unter Berücksichtigung der Peripherie und über den Teilprozess hinaus erfolgt.

• Ist die Änderung nachhaltig?

Selbst wenn die Roboterbewegung nach einer Änderung das angestrebte Ergebnis bringt, ist zu validieren, ob der Roboter im zulässigen Bereich der freigegebenen Spezifikation agiert.

Abgleich Versionsstand im Serverarchiv mit der laufenden Produktion. (Foto: Auvesy)

Nachvollziehbarkeit der Änderungen
Im Sinne einer intelligenten Automatisierung bedarf es Lösungen, die eine einfache, robuste und nahezu autonome Anpassungsmöglichkeit an die Produktionsanforderung bieten. Und dies bei gleichzeitiger Gewährleistung der Sicherheitsanforderungen, kurz „Anpassungseffizienz mit Sicherheit“. So haben sich bereits Visualisierungs- und Simulationssysteme etabliert, um den Anwender an dieser Stelle qualitativ zu unterstützen.

Während Änderungen an Industrierobotern durch die heutigen Simulationswerkzeuge eine Anpassungseffizienz mit Sicherheit weitreichend ermöglichen, muss sich der Anwender neuen Herausforderungen bewusst sein: Voraussetzung für eine stetige und nachhaltige Produktionsoptimierung ist, dass eine geplante Anpassung stets am aktuellsten Stand des Roboterprogramms vorgenommen wird; also an dem Programm, das tatsächlich in der Anlage im Roboter läuft.

Dies klingt einfach, doch im realen Produktionsumfeld stehen einer durchgängigen Bereitstellung der aktuellsten Projektversion häufig alltägliche Hindernisse entgegen:

• In der Regel sind mehrere Kollegen aus Instandhaltung und Projektierung an den Programmänderungen eines Produktionsprozesses beteiligt, was die Synchronisation auf den aktuellen Stand erschwert.
• Trotz Simulation ist nicht jede Änderung auf Anhieb ohne Nebeneffekte. Gerade um einen komplexen Produktionsablauf nicht zu beeinträchtigen, muss eine vermeintliche Optimierung erst validiert werden. Ein Änderungsvorgang kann sich somit also über eine gewisse Dauer erstrecken.
• Nicht selten sind mehrere Änderungen in einem Programm erforderlich, die aufgrund der Zuständigkeit von unterschiedlichen Entwicklern vorzunehmen sind. In diesem Fall muss besonders darauf geachtet werden, dass bei der Zusammenführung keine Änderung versehentlich überschrieben wird.
• Trotz Freigabe einer neuen Version erfolgt die Aktualisierung im Produktionsprozess häufig nicht durchgängig, da manuelle Updates unvollständig durchgeführt werden.

Um diese Gefahren zu minimieren, empfiehlt sich eine softwarebasierte Lösung in Form eines standardisierten, intelligenten Datenmanagement- systems. Dieses arbeitet mit einem zentralen, in das Netz-werk integrierten, Serverarchiv, in dem stets die aktuellste Version des Roboterprogrammes abgelegt ist. Die Überprüfung der Aktualität der Programme im Roboter erfolgt automatisiert durch zyklischen Datenabgleich. Entspricht das Programm nicht der aktuellen Version im Serverarchiv wird eine Warnung ausgelöst.

Dieser Abgleich von Online-/Offline-Stand aller Roboter und Automatisierungsgeräte hat wichtige Vorteile:

• Optimierungen können aus der Analyse der Prozesse direkt in die Roboterprojektierung überführt werden.
• Wird eine Änderung im Roboter entdeckt, lässt sich systematisch eine direkte Reaktion auslösen: Ziel ist die Überprüfung, was sich konkret geändert hat und ob es sich um eine wertschöpfende Optimierungsmaßnahme handelt. Ebenso lässt sich prüfen, ob Bereiche der funktionalen Sicherheit durch die Änderung betroffen sind.
• Die zentrale Verfügbarkeit und Kenntnis des letzten Projektstandes jedes Roboters ermöglicht jederzeit ein Disaster Recovery bei minimalen Stillstandzeiten der Anlage.

Die lückenlose und verlässliche Nachvollziehbarkeit von Änderungen an Roboterprogrammen ist hierbei eine wichtige Validierungsbasis. Da manuelle Dokumentation Zusatzaufwand bedeutet, kommt diese häufig zu kurz.

Eine intelligente Datenmanagementlösung versteht die Dokumentation von Programmänderungen als Bestandteil des Änderungsprozesses. D.h. ein solches System übernimmt nicht nur alle Verwaltungsschritte bis hin zur zentralen Ablage des geänderten Roboterprogramms im Serverarchiv, sondern unterstützt und führt den Anwender bei der Überprüfung seiner Änderungen und automatisierten Dokumentation.

Die so verfügbare komplette Änderungshistorie liefert dem Produktionsverantwortlichen planungsrelevante Informationen:

• Verfügbarkeit aller Datensätze, von der ersten gültigen bis zur aktuell gültigen Version, inklusive Versionskommentar und Änderungszusammenfassung.
• Lückenlose Dokumentation, wer zu welchem Zeitpunkt etwas geändert hat, was der Grund der Änderung war und was im Detail im Programm geändert wurde (Audit Trail).
• Rückverfolgbarkeit, wann welche Version im Einsatz war.

Mit Versiondog hat sich eine solch intelligente Datenmanagementlösung, die die oben genannten Punkte berücksichtigt, bereits am Markt etabliert. Der Mehrwert von Versiondog ist die sichere Versionsverwaltung und eine konsistente Backup-Strategie. Dies zeigt sich in Kostenersparnissen in der automatisierten Produktion durch

• die Implementierung einer netzwerkweiten, automatisierten Datensicherungsstrategie für die Robotik. Das manuelle Erzeugen und Einsammeln von Datensicherungen aller Automatisierungsgeräte im Produktionsbereich entfällt.
• eine systematische Unterstützung von Versionierungs- und Dokumentationsvorgängen der produktionsrelevanten Roboterkomponenten. Suchzeiten nach der aktuellen Version oder dem letzten Backup entfallen.
• höhere Anlagenverfügbarkeit und Vorbeugung von Produktionsstillstand sowie -ausschuss. Die zentrale Verfügbarkeit der aktuellen Programmversion jedes Roboters mit der Nachvollziehbarkeit aller Änderungen bietet die Möglichkeit zur schnellen Wiederherstellung des letzten Programmstandes (Disaster Recovery) im Störungsfall.
• den Einsatz eines Datenmanagementsystems, das herstellerunabhängig für die Robotik sowie weitere Automatisierungsgeräte (SPS, HMI, NC und Feldgeräten) eingesetzt werden kann.

Dr. Tim Weckerle / bw