Eine Diskussion über ausgefallene neue Technologien wäre unvollständig ohne die Erwähnung von Drohnen. Eine einfache Google-Suche nach „drone and manufacturing“ liefert rund 72 Millionen Ergebnisse. Das Thema Drohnen und Fertigung ist definitiv in aller Munde. Aber wahrscheinlich haben Sie noch keine Drohne in der Fertigung gesehen. Das liegt daran, dass es in der Tat nur sehr wenige Fälle von Drohnen in der Fertigung gibt, und die meisten davon sind Testprojekte, die es nie in die reguläre Produktion schaffen. Werfen wir einen Blick darauf, was es damit auf sich hat!
Einführung
Drohnen sind im Allgemeinen unbemannte Luftfahrzeuge. Niemand ist an Bord, und der Pilot steuert das Fluggerät vom Boden aus – falls es überhaupt einen Piloten gibt, da auch eine KI das Fluggerät unterstützen oder sogar steuern kann. Es gibt Starrflügler (fixed-wings, wie Flugzeuge) und Drehflügler (rotary wings) Drohnen (ähnlich Hubschraubern, allerdings oft mit mehreren Rotoren).
Drohnen werden für alle möglichen Zwecke eingesetzt. Sie werden zur Datenerfassung eingesetzt, z. B. zur Überwachung von Waldbränden, für Luftaufnahmen und Videografie, zur Überwachung der Landwirtschaft, in der Archäologie, zur Überwachung der Infrastruktur und in der Wissenschaft. Die Drohne Ingenuity ist sogar schon auf dem Mars geflogen.
Neben der Datenerfassung können sie auch Nutzlasten ausliefern, z. B. kleinere Pakete an entlegene Orte bringen, Drogen oder andere Schmuggelware schmuggeln oder Bomben auf die in der Ukraine einmarschierenden russischen Soldaten abwerfen. Es gibt auch Drohnen mit Flammenwerfern, die Stromleitungen abbrennen.
In diesem Blogbeitrag geht es jedoch um den Einsatz von Drohnen in Fabriken – auch wenn es davon noch nicht viel gibt. Der Einsatz in Fabriken schließt so gut wie alle Starrflüglerdrohnen aus, da sie mehr Platz zum Starten und Landen benötigen (d. h. eine Landebahn), während Hubschrauberdrohnen auf der Stelle starten und landen können. Zumindest ist mir kein Einsatz von Starrflüglerdrohnen in einer Fabrik bekannt.
Problem des Fliegens in einer Fabrik
Das Hauptproblem beim Fliegen von Drohnen in einer Fabrik sind Fehlfunktionen und Abstürze. Wie jedes technische Gerät versagen auch Drohnen manchmal und fallen zu Boden. Dabei kann die Drohne beschädigt werden. Wenn sie auf eine Maschine fällt, kann sie das Werkzeug, die Maschine und/oder das Produkt beschädigen. Die größte Sorge ist aber, wenn sie auf einen Arbeiter abstürzt. Das Gewicht der Drohne allein oder mit der Nutzlast kann zu Verletzungen führen, und zwar noch bevor Dutzende von rotierenden Rotorblätter eine Person verletzen. Kleine Drohnen sind zwar nicht stark oder schwer genug, um die Haut zu verletzen, aber man möchte auf keinen Fall, dass ein Rotor das Auge trifft.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, dieses Problem zu umgehen. Zum einen können die Arbeiter persönliche Schutzausrüstung (z. B. Schutzbrillen und Schutzhelme) tragen. Dies ist jedoch bei den Arbeitern sehr unpopulär. Es mag in Ordnung sein, wenn sie es ohnehin tun müssen (z. B. auf Baustellen), aber ansonsten ist es definitiv kein Moralbooster.
Eine andere Möglichkeit ist, einen Sicherheitskäfig (cage) für die Drohne zu bauen. Ein Hersteller, den ich kenne, ist Flyability. Sie stellen einen fußballförmigen Sicherheitskäfig um die Drohne her. Dieser schützt die Arbeiter und die Maschinen vor der Drohne, aber auch die Drohne vor den Arbeitern, den Maschinen oder generell vor allem, woran sie anstoßen könnte. Jetzt können Sie eine Drohne auch dann einsetzen, wenn sich Menschen in der Fabrik befinden. Nachteilig ist, dass es ziemlich schwierig ist, Gegenstände für den Transport anzubringen oder zu entfernen. Nur sehr leichte Gegenstände können außerhalb des Käfigs angebracht werden, und alles, was schwerer ist, muss innerhalb des Käfigs angebracht werden. Ich sehe nicht wirklich, wie das für den Transport genutzt werden kann.
Solche Käfigdrohnen können jedoch für die Datenerfassung verwendet werden. Eine fest angebrachte Kamera im Sicherheitskäfig ist recht einfach und sicher zu realisieren. Dies scheint die Hauptanwendung solcher Drohnen zu sein. Der Nachteil dabei ist, dass man immer ein Käfiggitter vor der Kamera hat. Alles, was man beobachtet, sieht man durch dieses Gitter. Aber das ist machbar, zumindest für Menschen. Eine zusätzliche Wendung kann es sein, wenn man eine KI-Bilderkennung einsetzt. Das neueste Modell von Flyability lässt jedoch eine Lücke im Käfig, in dem sich die Kamera befindet, und ermöglicht so einen ungehinderten Blick.
Die letzte Möglichkeit, den Absturz einer Drohne auf Menschen in einer Fabrik zu vermeiden, besteht darin, die Menschen einfach zu entfernen. Wenn niemand dort ist (außer vielleicht der Drohnenpilot), kann auch niemand verletzt werden. Fliegen Sie die Drohnen nachts oder an Wochenenden. Mir ist mindestens ein Beispiel bekannt, bei dem dies der Fall ist (mehr dazu später).
Gesteuert oder autonome Drohnen
Ein weiteres Problem sind die Kosten für den Betrieb der Drohne. Hier stellt sich die Frage, ob Sie einen Piloten brauchen oder ob die Drohne autonom läuft. Wenn Sie einen Piloten haben, haben Sie für die Drohne zusätzliche Lohnkosten. Das macht das ganze um einiges teurer. Wenn Sie z. B. Drohnen mit Piloten für den Transport verwenden, können Sie die Waren genauso gut von Piloten transportieren lassen und Geld sparen, indem Sie keine Drohnen einsetzen. Wenn man etwas schwer Erreichbares inspiziert, kann man den Piloten auch gleich eine Leiter mitnehmen lassen. Ich glaube, damit Drohnen mehr als nur ein werbewirksames Konzept sind, müssten sie autonom sein.
Transport
Drohnen könnten für den Transport von Gegenständen über größere Entfernungen sinnvoll sein, bei denen die Quelle und/oder das Ziel nicht feststehen. Abgesehen von der offensichtlichen militärischen Nutzung des Abwerfens von Bomben und des Abschusses von Raketen können Drohnen auch eingesetzt werden, um Lebensmittel, Medikamente, Post und andere Gegenstände an abgelegene oder schwer zugängliche Orte zu liefern (z. B. hinter feindliche Linien in einem Krieg).
Dies trifft in der Regel nicht auf die Fertigung zu. Standorte innerhalb Ihrer Fabrik sind in der Regel weder abgelegen noch schwer zu erreichen, mit möglichen Ausnahmen wie der Inspektion eines Schornsteins oder ähnlichem. Im Gegenteil, vor allem bei der Massenproduktion fließt eine große Menge an Material durch die Produktion. Abgesehen von dem Problem, dass Drohnen auf Ihre Arbeiter fallen, bräuchten Sie eine ganze Flotte von Drohnen, um eine ständige Versorgung zu gewährleisten.
Eine Autofabrik produziert etwa ein Auto pro Minute. Wenn Sie z. B. das Lenkrad liefern, brauchen Sie ein Lenkrad pro Minute. Wenn die Drohne fünfzehn Minuten für das Beladen, den Transport, das Entladen und den Rückflug braucht, müssen mindestens fünfzehn Drohnen ständig in der Luft sein (oder be-/entladen werden). Und das ist nur für ein Teil. Diese Drohnen sollten auch nicht miteinander kollidieren. Und denken Sie nicht einmal daran, fünfzehn Piloten (oder mehr, wenn Sie mehrere Schichten haben) zur Steuerung der Drohnen einzusetzen. Wahrscheinlich wird es viel billiger sein, die Lenkräder in eine Kiste zu packen und sie mit einem Gabelstapler zu transportieren.
Sammeln von Informationen
Meines Erachtens besteht der einzige Anwendungsfall für Drohnen in der Fertigung in der Erfassung von Informationen. Dies könnte das Lesen von Strichcodes sein (siehe meinen nächsten Beitrag), die Inspektion schwer zugänglicher Bereiche, RFID-Scans, Wärmebilder und vieles mehr. Die Öl- und Gasindustrie testet zumindest den Einsatz von Drohnen zur Inspektion schwer zugänglicher Bereiche. Aber auch hier ist es nicht immer einfach, Drohnen für mehr als nur ein auffälliges PR-Projekt zu nutzen. Für einen sinnvollen Einsatz von Drohnen sollte der Nutzen die Kosten überwiegen. Dies ist jedoch selten der Fall. Sehr selten sogar. Meistens ist das einzige Summen, das man über Drohnen in der Fertigung hört, nicht von den Drohnen, sondern vom Marketing. Es gibt zwar viele spektakuläre Videos, Versuche und Tests für Drohnen in der Produktion, aber ich kenne (bisher) nur einen Fall bei IKEA, in dem der Einsatz von Drohnen den Aufwand wert zu sein scheint. Aber mehr über die Drohnen bei IKEA in meinem nächsten Beitrag. Also, gehen Sie raus, fliegen Sie noch nicht mit Ihrer Drohne weg, und organisieren Sie Ihre Industrie!
Quelle
Während meines Sabbaticals an der ETH Zürich im Sommer 2022 mit Torbjørn Netland hatte ich das Vergnügen, mit seinem Postdoc und Drohnenexperten Omid Maghazei zusammenzuarbeiten, von dem ich viel über Drohnen lernen konnte. Vielen Dank, Torbjørn und Omid! Siehe auch ihr Artikel unten, das auch die Hauptquelle für meinen nächsten Blogbeitrag über IKEA ist.
Maghazei, Omid, Michael A. Lewis, und Torbjørn H. Netland. n.d. „Emerging Technologies and the Use Case: A Multi-Year Study of Drone Adoption“ Journal of Operations Management n/a (n/a). Accessed July 4, 2022. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/joom.1196.