Eine neue Art von Roboter-"Gehirn" könnte moderne Fabriken verändern

Von Richard van Hooijdonk

Industrieroboter wie die, die Tesla-Fahrzeuge oder die 5G-Basisstationen von Nokia montieren, sind ein unvergesslicher Anblick.

Sie sind entscheidend für die Fertigungsautomatisierung und führen zu einer verbesserten Produktqualität, kürzeren Zykluszeiten und niedrigeren Produktionskosten.

Daher ist es nicht verwunderlich, dass der weltweite Markt für Industrierobotik bis 2026 voraussichtlich satte 97,41 Milliarden US-Dollar erreichen wird, da die Investitionen in diese Technologie zunehmen.

Aber nicht jeder profitiert von Robotern, da hohe Kosten und eine komplexe Bereitstellung für viele Unternehmen ein erhebliches Hindernis darstellen.

Während beispielsweise 90 % der Unternehmen mit einem Umsatz von über 1 Milliarde US-Dollar fortschrittliche Robotiklösungen implementiert haben, hinken Unternehmen mit einem Umsatz von unter 250 Millionen US-Dollar erheblich hinterher.

Neue Robotersysteme sind nicht nur teuer, sondern müssen auch von Experten gehandhabt werden, die oft knapp sind. Hardware- und Personalgehälter sind jedoch nicht einmal die größten Ausgaben.

Etwa drei Viertel der Automatisierungskosten hängen tatsächlich mit der Prozessintegration zusammen, die die Einrichtung, Schulung, Wartung und Fehlerbehebung von Robotern umfasst, um sicherzustellen, dass sie Aufgaben wie geplant ausführen und sich ordnungsgemäß in die Werkseinstellung integrieren.

Eine kostengünstigere und einfachere Prozessintegration könnte daher sicherstellen, dass die Automatisierung einem breiteren Spektrum von Unternehmen zugänglich ist.

Wichtige technologische Durchbrüche, die das synthetische Gehirn möglich machen
Massimiliano Moruzzi, ein leitender Wissenschaftler beim 3D-Design- und Engineering-Unternehmen Autodesk, hat einen kühnen Plan zur Entwicklung erschwinglicher Industrieroboter.

Er schlägt das Konzept eines synthetischen Gehirns vor, das sich auf die spezifische Kombination von Hardware, Software und Sensoren bezieht, die Robotersysteme in die Lage versetzen würde, durch Erfahrung zu lernen.

Ein Roboter, der dieses neue „Gehirn“ verwendet, könnte sich nach Bedarf neu programmieren und zu einer Maschine werden, die für verschiedene Zwecke verwendet wird.

Die Ära der Single-Task-Geräte würde zu Ende gehen und die industrielle Fertigung würde sich für immer ändern.

Mehrere technologische Fortschritte haben eine solche Idee möglich gemacht.

Erstens hat ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), bei dem es sich um eine Hardwareschaltung handelt, die von einem Benutzer programmiert wird, um logische Operationen auszuführen, jetzt bessere Schnittstellen und ist einfacher zu konfigurieren.

Zweitens hat sich die künstliche Intelligenz so weit entwickelt, dass sie Erfahrungen aus einer Aufgabe nutzen und auf eine andere anwenden kann.

Und drittens werden Sensoren immer billiger, was das Sammeln großer Datenmengen kostengünstig macht.

Der Workflow eines synthetischen Gehirns besteht also darin, dass die KI das FPGA-Netzwerk ständig umprogrammiert, wenn Daten einfließen, und den Roboter auf neue Aufgaben vorbereitet.

Die Herausforderungen des aktuellen Automatisierungsprozesses zu lösen
Und die neuen Roboter, die Unternehmen wie Autodesk entwickeln, wären wie nichts, was wir je gesehen haben.

Sie waren leicht, flexibel und energieeffizient, bewegten sich schnell und konnten sogar unsere Körpersprache und Mimik lesen.

Menschen würden mit ihnen über eine grafische Benutzeroberfläche und gesprochene Sprache interagieren, und fast jedes Unternehmen könnte es sich leisten und problemlos Fertigungsautomatisierung einsetzen.

Teure Prozessintegration würde der Vergangenheit angehören, das Spielfeld zwischen kleinen und großen Unternehmen angeglichen und die derzeitigen Engpässe in der Fließbandautomatisierung gelöst.

Nehmen Sie zum Beispiel die Nokia-Fabrik im finnischen Oulu. Automatisierte Maschinen, ein Netzwerk aus Sensoren, Telepräsenz-Roboter und Geo-Tracking-Systeme sind Teil eines ausgeklügelten Designs, das nur 100 Mitarbeiter erfordert, um hochmoderne 5G-Basisstationen herzustellen.

Und doch sind die Roboter in dieser Multi-Millionen-Dollar-Anlage in der Regel Single-Task-Maschinen, die sich nicht einfach an die Herstellung anderer Produkte anpassen lassen.

Auch die Tesla Gigafactory im Silicon Valley ist ein Wunderwerk der Automatisierung, da ihr CEO Elon Musk versuchte, Menschen fast vollständig durch Roboter zu ersetzen.

Unzufrieden mit der Leistung von Robotern in der komplexen und sich verändernden Fabrikumgebung reduzierte Musk jedoch den Einsatz von Automatisierung am Fließband.

Eine voll funktionsfähige synthetische Gehirntechnologie könnte daher die Einschränkungen moderner Roboter überwinden und das enorme Potenzial freisetzen, das Hightech-Einrichtungen bieten.

Ein einzelner Roboter produziert Teile für verschiedene Branchen
Zum einen wäre eine Fabrik, die von Robotern angetrieben wird, die sich selbst umprogrammieren können, um fast alles zu produzieren, äußerst kostengünstig.

Eine schnellere Einrichtung und Neukonfiguration sowie ein stabilerer Betrieb fortschrittlicher Roboter könnten „Einsparungen von bis zu 40 Prozent bringen“, sagt die Boston Consulting Group.

Darüber hinaus würden Fabriken produktiver, da sie sich problemlos an eine steigende Anzahl von Produktvariationen, Produkteinführungen und kundenspezifischen Designs anpassen könnten.

Auch die Qualität der Produkte würde sich verbessern, da Roboter ihre Erfahrungen aus der Vergangenheit zur Feinabstimmung ihrer Abläufe nutzen. Und je intelligenter Maschinen werden, desto mehr Aufgaben können sie in gefährlichen Umgebungen ausführen, die ein Risiko für menschliche Arbeiter darstellen.

Natürlich ist es keine leichte Aufgabe, diesen Punkt zu erreichen. Forscher benötigen möglicherweise drei bis fünf Jahre, um die ersten voll funktionsfähigen Roboter mit „synthetischem Gehirn“ zu entwickeln.

Darüber hinaus benötigen große Hersteller viel Zeit und Ressourcen, um ihre Produktionsanlagen neu zu konfigurieren und Mitarbeiter umzuschulen.

Aber sobald die Transformation abgeschlossen ist, werden die Veränderungen tiefgreifend sein, da ein einzelner Roboter beispielsweise Komponenten für die Luft- und Raumfahrt-, Bau- und Automobilindustrie herstellen könnte.

Das Potenzial menschlicher Kreativität freisetzen

Einen Punkt zu erreichen, an dem Roboter unseren Sprachbefehlen gehorchen und sich automatisch neu anordnen, um ein neues Produkt herzustellen, mag wie eine zu ehrgeizige Idee erscheinen.

Aber innerhalb weniger Jahre könnte die synthetische Gehirntechnologie den Early Adopters tatsächlich einen Wettbewerbsvorteil verschaffen.

Die Fertigungsautomatisierung soll auch für kleine Unternehmen erschwinglich werden, und selbst Personen, die in Disziplinen wie Geografie oder Biologie ausgebildet sind, könnten leicht lernen, mit fortschrittlichen Robotern umzugehen.

Diese Fortschritte werden eine neue Welle menschlicher Kreativität auslösen und uns eine Reihe von Produkten liefern, von denen wir jetzt nur träumen können.

Autor :Richard van Hooijdonk ist Trendwatcher, Futurist und internationaler Keynote-Speaker. Mit seinem internationalen Forschungsteam untersucht er Technologietrends wie Robotik, Drohnen, autonome Transportsysteme und andere Technologien.