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Das Institut für Integrierte Produktion Hannover will Fabriken künftig mit Hilfe von Drohnen optimieren. Für das Forschungsprojekt „Instant Factory Maps“ suchen die Wissenschaftler noch Partner aus der Industrie – beispielsweise Hersteller von Drohnen oder Unternehmen, welche die automatische Layouterfassung in ihrer Fabrik testen wollen.

Geht es nach dem Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH, werden sich Fabriken in Zukunft deutlich schneller optimieren lassen. Dafür setzen die Wissenschaftler auf Flugroboter. „Viele Fabriklayouts sind historisch gewachsen, die Abläufe werden mit der Zeit oft ineffizient. Hier ließe sich viel optimieren – aber vor allem kleine und mittlere Unternehmen scheuen den Aufwand“, sagt Dominik Melcher, der am IPH das Forschungsprojekt „Instant Factory Maps“ leitet. Schon die Vorbereitung sei enorm zeitaufwendig, da die komplette Fabrikhalle mit sämtlichen Maschinen und Lagerflächen von Hand ausgemessen und anschließend in ein Computermodell übertragen werde. Erst dann könne die eigentliche Optimierung beginnen.

Zwei technische Herausforderungen

„Die händische Datenaufnahme und -analyse macht bis zu 50 Prozent des gesamten Arbeitsaufwandes aus“, sagt Melcher. In Zukunft sollen 3D-Kameras oder Laserscanner an Bord einer Drohne das Fabriklayout im Flug erfassen, danach sollen die Daten am Computer zu einem dreidimensionalen Modell verarbeitet werden, das sich direkt bearbeiten lässt, beispielsweise mit einem CAD-Programm. Statt in wochen- oder monatelanger Handarbeit könnte dann automatisiert binnen weniger Stunden ein 3D-Modell der Fabrik erzeugen. Wie das IPH mitteilt, müssen die Wissenschaftler zunächst jedoch zwei große Herausforderungen meistern. Zum einen muss die Drohne ihren Standort jederzeit exakt bestimmen können – das funktioniert bisher nicht in geschlossenen Räumen. Zum anderen muss ein Algorithmus die Bilder richtig interpretieren – also zuverlässig erkennen, was eine Maschine ist und wo sich beispielsweise ein Hochregal befindet.

Für die Standortbestimmung denken die Forscher beispielsweise über einen Funksender nach, der mit der Drohne über WLAN verbunden ist: Bleibt dieser an einem festen Punkt in der Fabrik stehen, lässt sich die Position der Drohne aus dem Abstand und dem Winkel zum Sender berechnen. Denkbar wäre es laut IPH auch, die Bewegung der Drohne über Beschleunigungssensoren nachzuvollziehen und so zu berechnen, wie weit sie in welche Richtung geflogen ist. Als dritte Möglichkeit gilt die Ortung über einen sogenannten SlaM-Algorithmus (Simultaneous Localization and Mapping): Die Drohne filmt die Fabrikhalle, erstellt aus den Bildern eine Karte und erkennt auf dieser Karte ihre eigene Position. An dem passendes Algorithmus arbeiten die Forscher ebenfalls: Bisher gebe es lediglich Algorithmen, die aus mehreren Einzelaufnahmen ein dreidimensionales Bild zusammensetzen – interpretieren könnten sie dieses Bild jedoch noch nicht. Das IPH will nun einen Algorithmus entwickeln, der aus Erfahrung lernt. Bei den ersten Fabriklayouts, welche die Drohne erfasst, soll noch ein Experte Maschinen und Lager markieren. Der Algorithmus soll dann darin Muster erkennen und in der Lage sein, die Daten automatisch zu interpretieren.

Projektpartner gesucht

Um den Algorithmus anzulernen, ist das IPH auf der Suche nach produzierenden Unternehmen, die die Layouterfassung per Drohne ausprobieren wollen und bereit sind, die Ergebnisse zu prüfen und zu korrigieren. Auch Unternehmen, die Drohnen herstellen, mit Drohnen arbeiten oder sich mit Bildverarbeitung beschäftigen, können sich am Forschungsprojekt „Instant Factory Maps“ beteiligen, das vom Bundeswirtschaftsministerium finanziert wird und zwei Jahre läuft. Das erste Projekttreffen findet am 27. Juni 2017 in Hannover statt. Interessierte Unternehmen können sich direkt bei Projektleiter Dominik Melcher melden. (ph)

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