SAMY - Semi-Automatische Modifikation

Änderungen am Produkt, der produzierenden Stückzahl oder des Personaleinsatzes beeinflussen nicht nur die Sicherheit eines MRK-Systems, sondern auch dessen Integration. Dies erfordert eine situations- und kontextabhängige Änderung des Steuerprogramms. Ziel von SAMY ist es, Aufwände in der Programmadaptierung durch intelligente, deklarative Programmierverfahren zu reduzieren.

Kurzfassung

Kollaborationsfähige Robotersysteme stehen eigentlich für Flexibilität in der Produktion. Kommt es jedoch zu veränderten Marktanforderungen, wie Änderungen am Produkt, der produzierenden Stückzahl oder des wirtschaftlichen Automatisierungsgrades und damit des Personaleinsatzes, müssen Änderungen bzw. Modifikationen am Steuerprogramm dieser Robotersysteme getätigt werden. Diese Modifikationen haben einerseits Einfluss auf die Sicherheits- und Risikobewertung und andererseits auf die Software.

Nach heutigem Stand der Technik und Richtlinien muss ein Automatisierungssystem nach jeder Modifikation erneut zertifiziert werden. Zudem ergibt sich durch die Modifikation am Steuerprogramm und der einhergehenden Systemkomplexität aufgrund wechselseitiger Beziehungen zu peripheren Einheiten, ein erhöhtes Fehlerpotential und damit ein erhöhtes Risiko für Stillstände sowie Gefährdungen im laufenden Betrieb. Diese Modifikationen können nur von Fachpersonal durchgeführt werden, was dem Flexibilitätsgedanken widerspricht. Die fehlende praktikable Flexibilität bei einer marktgetriebenen notwendigen Modifikation kollaborationsfähiger Robotersysteme hemmt nicht nur den industriellen Einsatz, sondern auch den sicheren Betrieb von Mensch-Roboter-Kollaboration.

Das Hauptziel von SAMY ist es, den Anwendungsnachweis von deklarativer Programmierung in Kombination mit formaler Verifikation im Rahmen der Programmierung und Modifikation kollaborationsfähiger Robotersysteme zu erbringen. Die deklarative Programmierung mit der Möglichkeit zur formalen Verifikation soll die Erstellung sowie Modifikation von Steuerprogrammen soweit vereinfachen, dass 20 % der österreichischen KMUs aus der diskret produzierenden Industrie vermehrt Roboter als flexibles und sicheres Werkzeug einsetzen können.

Eckdaten zum Forschungsprojekt

Projektname Semi-Automatische Modifikation von Steuerprogrammen industriell eingesetzter kollaborationsfähiger Robotersysteme
Kurz-Titel SAMY
Fördergeber BMK, FFG
Konsortialführer Fraunhofer Austria Research GmbH
Partner

JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH, Robotics - Institut für Robotik und Mechatronik

Fachhochschule Technikum Wien, Kompetenzfeld Digital Manufacturing & Robotics

Eberle Automatische Systeme GmbH & Co KG

Henkel Central Eastern Europe Operations GmbH

TDK Electronics GmbH & Co OG

Franz Josef Mayer Gesellschaft m.b.H.

SSI Schäfer Automation GmbH

Laufzeit 04/2020 - 09/2022 (30 Monate)
Projektgesamtkosten €980.000,-
Fördervolumen €770.000,-

Der Innovationsgehalt von SAMY liegt darin, Systemeigenschaften aus Spezifikationen zu extrahieren und diese gegen die Systembeschreibung formal zu verifizieren. Dabei werden basierend auf einer intuitiven Systembeschreibung in Form von Funktionsblöcken, einer regelbasierten Systemspezifikation sowie definierten Systemszenarien, eine deklarative Prozessbeschreibung abgeleitet, sodass sich diese als formales Beschreibungsmodell durch Verifikationstechniken, wie Model Checking und Testing, auf Vollständigkeit verifizieren lässt. Bei formaler Vollständigkeit wird eine imperative Systembeschreibung in Form eines ausführbaren Maschinencodes generiert, der im Rahmen von industriellen Use-Cases in Laborumgebung validiert wird.

Durch die Nutzung von deklarativen Beschreibungsformalismen in Kombination mit formalen Verifikationstechniken im Rahmen der Modifikation von Steuerprogrammen industriell eingesetzter kollaborationsfähiger Robotersysteme erreicht SAMY:

  • die notwendige Einfachheit, um Steuerprogramme ohne explizite Robotik-Expertise zu modifizieren und damit einen weitreichenderen Einsatz kollaborationsfähiger Robotersysteme zu gewährleisten,
  • die notwendige Ganzheitlichkeit, um eine systemische Implementierung von kollaborationsfähigen Robotersystemen durch die integrative Berücksichtigung von peripheren Einheiten und deren Kommunikationsschnittstellen zu gewährleisten,
  • die notwendige Flexibilität, um Adaptionen in Abhängigkeit veränderlicher Produkte, Prozesse und Ressourcen einfach und schnell zu gewährleisten, sowie
  • die notwendige Robustheit, um die Resilienz sowie Sicherheit gegenüber Modifikationen zu gewährleisten.

Durch den Nachweis der Anwendbarkeit formaler Verifikationstechniken basierend auf deklarativen Prozessbeschreibungen, trägt SAMY dazu bei, zukünftigen Marktanforderungen, wie Produkt- oder Losgrößenvariabilität, im Hinblick auf Individualisierung und Kosten durch eine flexible, für die Zusammenarbeit mit Menschen geeignete, Automatisierungslösung zu begegnen. Aus Perspektive des Hochlohnstandortes Österreich trägt SAMY dazu bei, die Konkurrenzfähigkeit produzierender Unternehmen zu steigern, da die Industrialisierung und Verbreitung des MRK-Konzepts deutlich vergrößert werden kann, wenn die technische Umsetzbarkeit in veränderlichen Umgebungen verbessert, der Implementierungs- und Adaptionsaufwand reduziert und vereinfacht, die Sicherheit und Funktionalität trotz Modifikation stets ohne Mehraufwand gewährleistet sowie der rentable Einsatz bei kleineren Losgrößen ermöglicht wird.