Maschinensicherheit : Künstliche Intelligenz soll modulare Anlagen sicher machen

Durch geringe Losgrößen bis hin zu Losgröße 1 variiert der Produktionsprozess in Industrie 4.0-Anlagen häufig. Daher müssen sich die Sicherheitsrichtlinien an die flexiblen Prozesse der modularen Anlage anpassen. Nur so kann die Sicherheit der Produktionsmitarbeiter garantiert werden, heißt es in einer Mitteilung der SmartFactory-KL. Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) bietet sich an, um die Sicherheitsrisiken von modularen Anlagen zu minimieren. Risiken können von lernfähigen KI-Algorithmen erkannt werden und so lassen sich entsprechende Maßnahmen zur Risiko-Minimierung einleiten. „Künstliche Intelligenz hilft, die Sicherheitsrisiken von modularen Produktionsanlagen zu verringern. In Zukunft werden komplexere Industrie 4.0-Anlagen solche Smart-Safety-Konzepte benötigen, da die strikten Sicherheitsvorgaben von heute für die flexiblen Fabriken der Zukunft nicht mehr zeitgemäß sind“, so Prof. Martin Ruskowski, Forschungsbereichsleiter Innovative Fabriksysteme am DFKI und Experte für das Thema KI in der Produktion.

Jeder Anlagenhersteller muss eine Konformitätserklärung abgeben und somit bestätigen, dass alle Gefahrenszenarien seiner Anlage beherrscht und die Mindestanforderungen an die Sicherheit erfüllt sind. Bei einer modularen Anlage der Zukunft kann die Konformität nach jedem Umbauvorgang nur dann zügig bestätigt werden, wenn ein modulares Zertifizierungskonzept den Gesamtverbund der verketteten Anlage prüft. Dieser Zertifizierungsprozess der Schnittstellen zwischen zwei Produktionsmodulen kann mit Hilfe von KI-Algorithmen automatisch durchgeführt werden. Der Einsatz einer smarten Software, des sogenannten Safety-Agenten, reduziert somit die Schnittstellenkomplexität von verketteten Anlagen. Der Safety-Agent überprüft verschiedene Szenarien, beispielsweise ob ein mechanisches oder ein chemisches Risiko vorliegt. Schätzt er das Risiko als gering ein, wird ein Sicherheitszertifikat automatisch erstellt und die Produktion kann fortgesetzt werden. Im Sinne des Plug & Produce können somit lange Stillstandzeiten vermieden werden.

Das flexible Transportsystem (FTS) ist in das Sicherheitskonzept der SmartFactory-KL-Industrie 4.0-Anlage mit einbezogen. Fährt das FTS in den Zonenbereich einer Produktionslinie, wird es automatisch diesem Anlagenteil und folglich auch der zugehörigen Nothaltschleife zugeordnet. An Stelle des Transportsystems könnte zum Beispiel auch eine andere Modulkomponente ebenso flexibel ausgetauscht und automatisch durch KI zertifiziert werden. „Der Vorteil dieser Lösung ist, dass Stillstandzeiten nach dem Anlagenumbau deutlich reduziert werden, denn die meist aufwendigen und zeitintensiven Entscheidungsprozesse rund um die Sicherheit der Anlage übernimmt nun eine künstliche Intelligenz. Dieses automatische Zertifizieren führen wir auf unserem Messestand vor“, so Prof. Detlef Zühlke, Vorstandsvorsitzender der SmartFactory-KL.

An der Dockingstation fährt der Werkstückträger auf dem Förderband nach vorne, wenn ein Signal vom flexiblen Transportsystem kommt, dass es an der Station angelangt ist. Bisher gibt es allerdings keine offizielle Bestätigung des Sicherheitssystems, dass das Signal tatsächlich vom FTS stammt und der Werkstückträger ohne ein Risiko in Bewegung kommen kann. Schließlich könnte der Werkstückträger vom Band fallen und der Prozess somit nachhaltig gestört werden. Durch das smarte Vision-System kann die Schnittstelle zwischen der Dockingstation und dem FTS optisch mit Hilfe einer Kamera überprüft werden, z.B. anhand der korrekten Ausrichtung der Förderbänder. Diese optischen Daten werden durch Agentensysteme ausgewertet.

Wenn das FTS richtig steht, wird das Sicherheitszertifikat erstellt und der Prozess freigegeben – das Förderband mit dem Werkstückträger läuft los. Dieser Use Case wird durch farbige Leuchteinheiten visualisiert. Solange das Vision-System die Risiken noch nicht final überprüft hat, wird dies am FTS durch Blinken angezeigt. Nach der Überprüfung der Sicherheit und Bestätigung des Zertifikats wird das FTS Teil des Sicherheitskreises der jeweiligen Produktionslinie und zeigt dieses an der Leuchteinheit durch die zugehörige Farbe der Linie an. Erst dann kann der Werkstückträger auf das Transportsystem fahren.