MetraLabs-Roboter transformieren Automobilzulieferketten im KI-Zeitalter

Mitgründer Johannes Trabert, der ein poetisches Leben im Thüringer Wald führt, sagt, die Zukunft wird sich auf "den klugen Anteil der Arbeit" zwischen Mensch und Roboter konzentrieren.

ILMENAU, Deutschland – Johannes Traberts Stimme trägt Ruhe, während er in seinem Škoda an der Baustelle für das neueste Fraunhofer-Institut vorbeifährt (neben Relikten der ostdeutschen Industrie hier platziert) und Wanderers Nachtlied II rezitiert, das Gedicht, das Goethe 1780 in eine Holzwand einer Hütte auf dem nahegelegenen Kickelhahn-Berg kratzte:

Über allen Gipfeln
Ist Ruh,
In allen Wipfeln
Spürest du
Kaum einen Hauch;
Die Vögelein schweigen im Walde.
Warte nur, balde
Ruhest du auch.

Trabert interpretiert das Gedicht als "Pause machen, abkühlen und Prioritäten im Leben neu überdenken."

Genau das tat er, als ein kalifornisches Unternehmen seine Expertise in Robotik und Automatisierung anforderte. Er entschied sich, nicht von dem erfüllten Leben abzuweichen, das er sich hier im Thüringer Wald aufgebaut hat, seit er und alle Deutschen hinter dem Eisernen Vorhang 1990 befreit wurden.

Dieses Leben umfasst die Gründung von MetraLabs mit drei Schulfreunden (während des Studiums, 2001), die Heirat einer Frau, die auch in der Fertigung arbeitet, die Vaterschaft von Zwillingen und die Unterstützung von Unternehmen wie dem deutschen Chiphersteller Infineon bei der massiven Verbesserung ihrer Operationen.

Dazu gehört auch die Anerkennung von MetraLabs' Beitrag zur Modernisierung der Fertigung – nicht nur in Deutschland, sondern auch in Tschechien, Frankreich, Großbritannien, Singapur und den USA: Das glänzende neue Regierungsforschungsinstitut nur wenige Blocks von seinem Büro entfernt wird ein mobiles Robotik-Innovationslabor umfassen, das von Fraunhofer und MetraLabs geteilt wird.

Massenhaft gesparte Zeit

Infineon ist ein Paradebeispiel für MetraLabs' Einfluss.

Der Automobilzulieferer musste früher manchmal die Tagesproduktion verwerfen, weil Umgebungsparameter nicht eingehalten wurden – eine Entdeckung, die nach Stunden des Sammelns von Luftqualitätsproben gemacht wurde. Das war mit menschlicher Ressource.

Seit 2010 nutzt er jedoch Scout, einen autonomen MetraLabs-Roboter, der die Zeit für das Sammeln der notwendigen Daten über das Vorhandensein seltener Gase in der Luft von 300 auf 10 Minuten reduzierte.

Mit 18 Mitarbeitern fertigt MetraLabs Roboter, die Hersteller häufig für autonome Inventur mit RFID-Transpondern einsetzen. "Das wird auch in Werkstätten, Maschinenbauern und kleinen Fabriken genutzt – wo der Roboter Inventur an teuren Werkzeugen macht, zum Beispiel", sagte Trabert.

Neben Scout für Reinraumanwendungen fertigt MetraLabs den Roboter Scitos X3, den es für die Güter anpasst, die ein Hersteller transportieren möchte.

Infineon nutzt auch einen MetraLabs-Roboter zum Transport von Wafern, Masken und Werkzeugen innerhalb der Fabrik. "In diesem Fall legt der Roboter die gelieferten Werkzeuge automatisch in die Maschine ein", sagte Trabert.

Das Hauptziel ist, den menschlichen Faktor aus dem Reinraum zu nehmen, sagte er, "weil Menschen die Kontaminationsquelle für alle möglichen Probleme im Reinraum sind."

Zusammenarbeit mit Universitätslabor, Fabmatics entscheidend

MetraLabs hat Erfolg teilweise wegen seiner 15-jährigen gemeinsamer akademischer Forschung mit dem NIKR LAB – dem Neuroinformatik- und Kognitiven Robotik-Labor an der TU Ilmenau. Das Labor, geleitet von Horst-Michael Groß, entwickelt und fördert theoretische Methoden für die Interaktion zwischen Menschen und mobilen Robotern.

Ebenso wichtig ist MetraLabs' Zusammenarbeit mit Fabmatics. Das in Dresden ansässige Unternehmen spezialisiert sich auf die Automatisierung von Materialflüssen und Handhabungsprozessen in Halbleiterfertigungsanlagen. "Unser Produkt passte gut in ihren 'Katalog' an Werkzeugen", sagte Trabert, und merkte an, dass das Duo eine Installation bei einem Chiphersteller in den USA umgesetzt hat, den er nicht nennen darf.

Sicherlich sind MetraLabs' Produkte nicht auf Reinraumanwendungen beschränkt.

Die Roboter der Firma werden auch bei Automobilzulieferern in Deutschland eingesetzt. "Das ist eine größere Version eines Scitos X3", sagte er. "Dieser Roboter bringt und holt größere und schwerere Innenausstattungsteile eines Autos von einer Maschine zur anderen. Es ist wie ein fragmentiertes Förderband, oder eine individuelle Art von Förderband: Das Förderband wird durch mehrere Roboter ersetzt, die ein bestimmtes Teil tragen, das schrittweise von einer Arbeitsstation zur nächsten aufgebaut wird."

Diese Roboter sehen und interagieren mit Menschen.

"Manchmal haben sie Roboter mit Touchscreen-Display, damit man Informationen sammeln kann. Oder sie warten einfach, bis man weggeht. Oder sie fahren um einen herum. Das hängt davon ab, was der Kunde mag", sagte Trabert.

Firmens Roboter brauchen nur Ziel

MetraLabs' Roboter sind mit einem Indoor-Lokalisierungssystem ähnlich GPS ausgestattet, was es Besitzern ermöglicht, die Maschinen auf "autonome Fähigkeiten nutzen und einfach um Hindernisse herumfahren" einzustellen, sagte er. "Wir brauchen eigentlich keine bestimmte Route; wir brauchen nur ein Ziel."

Der autonome Aspekt der Roboter umfasst 24/7-Betrieb – ohne Pausen für Mittagessen, Abendessen oder Schlaf.

MetraLabs-Roboter erfassen Daten digital und autonom.

"Die große Frage heute ist, wie man Big Data nutzt – und wie man an den großen Datensatz kommt, der nötig ist, um bestimmte Muster abzuleiten und die Daten zu nutzen", sagte Trabert. "Deshalb entwickeln wir immer mehr Roboter, die eine bestimmte Art von Monitoring durchführen."

MetraLabs spezialisierte sich zuerst auf einen Roboter, der herumfuhr und die Luftqualität prüfte. Später entwickelte das Unternehmen Roboter für RFID-basierte Inventur. Jetzt fertigt die Firma Roboter mit Kameras und Bildverarbeitung – Eigenschaften, die Herstellern helfen, "im Blick zu behalten, was Sie verwenden und wie viel Sie verwenden und wann Sie eine bestimmte Box mit einem bestimmten Werkzeugtyp nachfüllen müssen", sagte er.

Kunden haben Trabert berichtet, dass vor dem Roboter-Einsatz "Fälle vorkamen, wo ein wirklich teures Werkzeug einfach in einer Schublade in einem Tisch versteckt war und ein neues gekauft wurde", sagte Trabert. "Das Werkzeug lag die ganze Zeit da" – aber Menschen in der Fabrik konnten es nicht entdecken.

Klassische FTS sind die Konkurrenz

PAL Robotics ist ein Wettbewerber, räumte Trabert ein. "Aber für Transportaufgaben, um Güter innerhalb einer Anlage zu bewegen, sind unsere Hauptkonkurrenten die klassischen FTS (fahrerlose Transportsysteme)."

MetraLabs hat einen großen Vorteil gegenüber klassischen FTS, weil diese "einer bestimmten Strecke folgen", sagte er. "Sie haben zum Beispiel ein Kabel im Boden verlegt oder integriert, dem sie folgen. Oder sie haben eine farbige Linie auf dem Boden, der sie folgen. Oder sie haben Reflektoren, denen sie folgen. Das ist eine sehr starre Strecke. Es gibt keine Toleranzen. Unsere Roboter hingegen sind tolerant gegen die Umgebung, gegen Hindernisse, gegen das, was auf dem Boden liegt.

"Man sagt ihnen ihr Ziel; sie brauchen keine bestimmte Route", sagte Trabert. "Natürlich kann man Routen definieren. Man kann definieren, dass der Roboter auf der rechten Seite fahren soll, wenn es ein Gehweg ist. Aber man muss die Infrastruktur nicht ändern, um unsere Roboter zu nutzen. Die Roboter lernen die Umgebung und erstellen eine Karte, mittels künstlicher Intelligenz (KI). Sie können die Karte anpassen, wenn sich das Layout der Produktionsanlage ändert. Und diese Anpassung ist halbautomatisch, sodass nicht viel menschliche Interaktion nötig ist, um sich an ein geändertes Layout anzupassen."

Roboter übernehmen monotone Arbeit

Die Zukunft wird sich auf "den klugen Anteil der Arbeit" zwischen Mensch und Roboter konzentrieren, sagte er.

Das wird die Menschen zufriedener mit der Arbeit machen, die sie tun, fügte er hinzu. "Die Orte, an denen unsere Roboter installiert sind, schaffen attraktivere Jobs oder werten die vorhandenen Jobs für Menschen auf – weil die menschlicheren Fähigkeiten besser genutzt werden als zuvor: Der monotone, dumme Teil der Arbeit wird dann von den Robotern erledigt."

An Orten, wo menschliche Arbeitskräfte nicht so reichlich vorhanden sind wie früher, "muss man sie bestmöglich nutzen", sagte Trabert. "Und das ist nicht, Waren durch die Produktionsanlage zu tragen; es ist, sie in die Produktion selbst und die Wertschöpfung einzubinden, Qualität zu prüfen und alles am Laufen zu halten."

Thüringen voller Perspektiven

MetraLabs sieht einen guten Teil seines Wachstums aus neuen Kunden in der Automobilzulieferindustrie kommend.

Es schadet nicht, dass Thüringen Heimat von 640 Automobil- und Zulieferfirmen ist, sagte Arnulf Wulff, Senior VP bei der Landesentwicklungsgesellschaft Thüringen. "Es ist eine Chance für sie, sehr nah am Markt zu sein" – nicht nur weil Thüringen dicht mit Automobilzulieferern besiedelt ist, sondern auch weil es an Hessen, Bayern und Baden-Württemberg angrenzt.

Darüber hinaus bietet die florierende Optikindustrie des Staates, die mit Sensoren und Digitalisierung der Fertigung verwoben ist, eine Symbiose, die Thüringen "sehr stark und attraktiv" macht.

KI-Welle rollt an

Automobilhersteller, die sich selbst an Marktanforderungen wie autonome Fahrzeuge für Straßen anpassen, fügen KI-Fähigkeiten hinzu, um mit dem Wettbewerb Schritt zu halten.

"So weiß eine Maschine: 'In fünf Minuten geht mir ein Teil aus, und ich muss dem Roboter jetzt Bescheid sagen, weil er vier Minuten braucht, um mir die neuen Teile zu holen'", sagte Trabert. "Da gibt es immer mehr Integration intelligenter Datennutzung, und natürlich das Sammeln und Nutzen der Daten entlang des Weges, den die autonomen Roboter fahren."

In wenigen Monaten wird Trabert Einblicke wie diese aus dem fortschrittlichen Systemtechnik-Zweig des Fraunhofer IOSB und der Fraunhofer IIS Abteilung für drahtlose Verteilssysteme teilen.

"Das wird die glänzende, glasüberdachte Präsentationshalle für unsere Roboter", sagte er und deutete auf das halbfertige vierstöckige Gebäude. "Es ist ein guter Kontrast zu unserem Entwicklungsbereich, der etwas veraltet ist. Aber er hat auch Charme, ja?"

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Wanderers Nachtlied II

(Hören auf Deutsch: www.tinyurl.com/NightsongByGoethe)

Über allen Gipfeln
Ist Ruh,
In allen Wipfeln
Spürest du
Kaum einen Hauch;
Die Vögelein schweigen im Walde.
Warte nur, balde
Ruhest du auch.