TECH4BAVARIA HUMAN CENTERED AUTOMATION CHALLENGE 2023 - DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
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Tech4Bavaria
Human Centered Automation Challenge 2023
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Birgit Vogel-Heuser
Ordinaria
Technische Universität München
TUM School of Engineering and Design
Department Mechanical Engineering
Lehrstuhl Automatisierung und Informationssysteme
Univ.-Prof. Dr.-phil. Klaus Bengler
Ordinarius
Technische Universität München
TUM School of Engineering and Design
Department Mechanical Engineering
Lehrstuhl für Ergonomie
© AIS
Juli 2022
Human Centered-Challenge 2023 | Juli 2022 1
Automatisierung und
Informationssysteme
Human Centered Challenge 2023
TU München
Zweistufiger Wettbewerb in Teams von bis zu fünf Personen:
• Stufe 1: Einreichung eines Konzepts, das die Anforderungen
aus einem vorgegebenen Ausschreibung/Challenge
bestmöglich erfüllt
• Stufe 2: Auswahl der drei besten Einreichungen pro
Ausschreibung zur prototypischen Umsetzung innerhalb
von sechs Monaten
3.000 € Preisgeld für das erstplatzierte Team
Unterstützt durch das StMWi Bayern, vertreten durch
den bayerischen Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger
Challenge 1: Automatisierter Challenge 2: Automatisierter
© AIS
Einschenker „Handlanger“ beim Bohren
Bildquellen: https://franziskaner-weissbier.de
Studierenden-Challenge 2023 | Juli 2022 https://www.lidl.de/c/parkside-werkzeug/s10012769 2
Automatisierung und Ausschreibung/Challenge 1
Automatischer Einschenker – Lastenheft
Informationssysteme
TU München
Funktionale Anforderungen
• Ausspülen der Gläser mit frischem Wasser
• Befüllung mit 375 ml im 30°-Winkel von der Horizontalen
• Flasche 4x schwenken
• Fertigstellung in vertikaler Glasausrichtung
• Umsetzung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI)
mechanische Taster inkl. Notaus
Qualitätsanforderungen
• Schaumkrone muss den oberen Glasrand um min. 5 mm überragen
• Alle Geräte mindestens IP 67
• Zuverlässigkeit: max. einer von 50 Abfüllvorgängen mit Mängeln
• Bearbeitungsfrequenz min. 1 Bier/Minute
Implementierungsanforderungen
• Unterstützung für 500 ml Weißbierflaschen und -gläser
• Ansteuerung durch IEC 61131-3 konforme SPS
• Wiederverwendbare Softwaremodulstruktur gemäß ISA-88
• Wartbare Software (quantifiziert und nachgewiesen durch
Softwarekomplexitäts- und -kommentierungsmetriken)
© AIS
Bildquelle: https://franziskaner-weissbier.de
Studierenden-Challenge 2023 | Juli 2022 3
Automatisierung und Ausschreibung/Challenge 2
Automatisierter „Handlanger“ – Lastenheft
Informationssysteme
TU München
Funktionale Anforderungen
• Unterstützung für Handwerker bei der Bedienung einer Handbohrmaschine
• Warnung bei Auswahl inkompatibler Aufsätze und Schrauben
• Sicherstellung einer Bohrerhaltung im 90°-Winkel zur gebohrten Fläche
• Automatische Anpassung der Drehfrequenz in Abhängigkeit vom Material
• Optische Unterstützung bei der präzisen Anordnung von Bohrungen
Qualitätsanforderungen
• Bei richtiger Bedienung max. 1 mm Abweichung der Bohrungen von der
gewünschten Position
• Robustheit gegenüber Baustellenbedingungen
Mindestens Schutzart IP 65
Stürze aus bis zu 2 m Höhe
Bis zu 2 Minuten Vibration, entsprechend einem Steinbohrer mit Schlag
• Zuverlässigkeit: max. einer von 50 Bohrvorgängen mit Mängeln
Implementierungsanforderungen
• Unterstützung für drei verschiedene Bohraufsätze
• Echtzeitfähige Software, z.B. C/C++, Fortran oder IEC 61131-3
• Wiederverwendbare Softwaremodulstruktur
• Wartbare Software (quantifiziert und nachgewiesen durch
Softwarekomplexitäts- und -kommentierungsmetriken)
https://www.druckerzubehoer.de
https://www.lidl.de/c/parkside-werkzeug/s10012769
© AIS
Studierenden-Challenge 2023 | Juli 2022 4
Automatisierung und
Informationssysteme Studierenden-Challenge – Zeitlicher Ablauf
TU München
• Teams formen (max. fünf Personen) aus verschiedenen Kategorien:
Forschungszentren
Berufsschüler:innen
Techniker:innen
Schüler:innen
Studierende
• Pro Team kann nur eine Ausschreibung bearbeitet werden zur Erarbeitung des Konzepts
• Abschluss mit Siegerehrung auf automatica Messe 2023
Jury mit Partnern aus Forschung und Industrie
Eigenständige Realisierung eines Prototyps im Team
Gestaffelte Preisgelder pro Ausschreibung/Challenge (3.000 €, 2.000 €, 1.000 €)
Oktober 2022 Juni 2023
Bekanntgabe des (automatica):
organisatorischen Rahmens Demonstration des
und Ausschreibung/Challenge Prototyps und Abschluss
Phase I Phase II
Teambildung Dezember 2022 Prototyperstellung
Vorstellung der Konzepte,
Konzepterarbeitung Abschluss Phase I
© AIS
Studierenden-Challenge 2023 | Juli 2022 5
Automatisierung und
Informationssysteme Studierenden-Challenge – Anforderungen an die Einreichung
TU München
Phase I – Ablauf bis Einreichung der Konzepte
• Anmeldung der Teams, Festlegung auf eines der Lastenhefte
Erarbeitung technischer Zeichnungen, aus denen die geplante Kinematik ersichtlich ist
Entwurf der Steuerung (muss nicht ausprogrammiert sein)
Zu bearbeitende Aufgaben, insbesondere Notaus und Homing / Reinitialisierung
Anforderungen an zu verwendende CPU / SPS
Komponentenliste und Kostenkalkulation, insbesondere verwendete Sensorik und Aktorik
Bewertungskriterien (noch weiter zu ergänzen)
• Erfüllung der Funktionalen und Nicht-funktionalen Anforderungen
• Qualität der technischen Planung und Plausibilität des Entwurfs
• Gesamtkosten benötigter Komponenten
• Anwendbarkeit für Endnutzer
Phase II – Konstruktion der Prototypen und Wettbewerb
• Sechs Monate Zeit für die Realisierung
• Ausstellung mit anschließender Siegerehrung und Preisverleihung
Bewertungskriterien (noch weiter auszuarbeiten)
• Kosteneffizienz und Einhaltung der Kalkulation aus Phase I
• Erfüllungsgrad der Anforderungen und Abweichungen vom Konzept
• Kreativität zusätzlicher Features, falls vorhanden
• Anwendbarkeit für Endnutzer
© AIS
Studierenden-Challenge 2023 | Juli 2022 6Automatisierung und
Informationssysteme Kalkulation, Partner und Zeitliche Planung
TU München
• Zeitrahmen: 8-9 Monate (3 Monate Planung (bis vor Weihnachten), 5 Monate
Konstruktion)) + Vorbereitung (2 Monate für Ankündigung und Findung der Teams)
• Kosten für Preise: 12.000 €
2 Ausschreibungen * (3.000 € + 2.000 € + 1.000 €) Preisgelder = 12.000 €
• Jury (in Abstimmung mit Ministerium):
Professor Bengler, Frau Professor Vogel-Heuser beide TUM KI.Fabrik
Professor Fottner, VDI Bayern (Landesverband, Bezirksverband) und TUM
• Potentielle Partner
IHK München / Nordbayern
VDI Bayern (Landes- und Bezirksverband) über Professor Fottner
Kuka, Siemens, Schneider Electric, Codesys
Einschenkmaschine: Münchner/Freisinger Brauerei
„Handlanger“: Hilti, Bosch, Makita
MakerSpace; ein Teil des Budgets könnten Gutscheine für Kurse und Mitgliedschaft sein
TUM Bund der Freunde
KI.FABRIK
Bayern Innovativ
• Website mit Anmeldeformular
© AIS
Social Media Präsenz
Studierenden-Challenge 2023 | Juli 2022 7Sie können auch lesen
