Technologieseminar „Automatisierte Gebäudereinigung“ Von smarten Geräten bis zur Schwarmintelligenz

Ende November veranstaltete das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart das Technologieseminar „Automatisierte Gebäudereinigung – Anwendungsbeispiele, Technologien, Visionen“. Es bot einen Überblick über den Stand der Technik von automatisierten Reinigungssystemen und deren Schlüsselkomponenten, zeigte aktuelle Entwicklungen und Trends sowie Anwendungs- und Marktpotenziale auf.Anlass für das Seminar des Fraunhofer IPA waren zwei Entwicklungen. Zum einen sieht das Institut aktuell einen steigenden Trend zur Automatisierung bzw. Teilautomatisierung von Reinigungsaufgaben sowohl im Bereich der Boden- als auch der Fenster- und Fassadenreinigung. Dadurch wird nicht nur die Ergonomie verbessert, sonders es lassen sich auch Kosten reduzieren. Denn durch leistungsfähigere und kostengünstigere Steuerungs- und Sensorkomponenten ist inzwischen die Umsetzung wirtschaftlich arbeitender Lösungen möglich. Zum anderen geht der vom Fraunhofer IPA in Zusammenarbeit mit der Firma Schunk (Lauffen am Neckar) im Rahmen eines Projektes entwickelte multifunktionale Roboterassistent „Care-O-bot 3“ für die robotergestützte Büroreinigung in die „nächste Runde“. Auf Dienstleisterseite war Dussmann am Projekt beteiligt. rationell reinigen berichtete darüber in der Ausgabe 2.2014. Ein halbes Jahr später präsentierten Birgit Graf (Fraunhofer IPA) und Frank Schermer (Dussmann) auf dem Zukunftsforum Gebäudedienste 2014 in Stuttgart die bis dato gesammelten Erkenntnisse. Der Roboterprototyp wurde in der Praxis getestet und Frank Schermer erklärte: „Es funktioniert, das konnten wir beweisen.“ Klar war jedoch, dass sobald wie möglich der nächste Schritt gemacht werden musste: Die Schaffung der Grundlagen für die Produktumsetzung. Zum Zeitpunkt des Technologieseminars waren die beteiligten Parteien kurz vor der Unterzeichnung der Verträge für das Folgeprojekt. Am Projekt „Care-O-bot 4“ soll zusätzlich auch ein Hersteller von Reinigungsmaschinen beteiligt sein, hieß es. Um wen es sich dabei handelt, soll demnächst bekannt gegeben werden. Im Rahmen des eintägigen Fachseminars sorgten insgesamt acht Referenten aus Unternehmen bzw. Forschungseinrichtungen für einen umfassenden Überblick über den Stand der Technik und berichteten über aktuelle bzw. auch mögliche zukünftige Entwicklungen und Trends. Nachfolgend eine kurze Zusammenfassung der Referate. Roboter für die BüroreinigungRichard Bormann vom Fraunhofer IPA stellte die bisherigen Erkenntnisse und Fortschritte des erwähnten Projektes „Care-O-bot 3“ vor. Die Notwendigkeit automatischer Reinigungsassistenten in der professionellen Reinigung ergibt sich aus folgenden Faktoren: demographischer Wandel (Engpass an jungen Fachkräften), Erhöhung der geforderten Leistungswerte (mehr Leistung durch maschinelle Unterstützung), Automatisierung in der Reinigung (freie Ressourcen schaffen und Energie sparen), Einsatz in sensiblen Bereichen (hochreine Räume in Technik und Pharmazie, Sicherheitsbereiche). Der „Care-O-bot 3“ kann flexibel in jede beliebige Richtung fahren. Dabei ist er in der Lage, selbstständig einen optimalen, kollisionsfreien Weg zu einem gegebenen Ziel zu errechnen und zu verfolgen. Dynamische Hindernisse wie zum Beispiel Personen werden mit Hilfe von Sensorik erkannt und automatisch umfahren. Zudem ist er in der Lage, eine Vielzahl verschiedener Alltagsgegenstände zu greifen und zu bedienen. Die Idee hinter dem Projekt: Wiederkehrende einfache Tätigkeiten, z.B. im Rahmen der Unterhaltsreinigung von Büros (Bodenreinigung, Müllentsorgung), könnte solch ein Roboter übernehmen, während sich das Personal anspruchsvolleren Aufgaben widmet. Typischer Anwendungsfall: Das Personal startet den Roboter und geht seinen Aufgaben nach, reinigt z.B. die Toiletten, Treppenhäuser etc. Der Roboter saugt währenddessen die Teppichböden und leert die Papierkörbe. Sollte er Verschmutzungen feststellen, die er nicht entfernen kann, werden diese protokolliert und das Reinigungspersonal kann sich später darum kümmern. Dass das Szenario so funktionieren kann, bewies der Praxistest bei Dussmann. Beim demnächst startenden Projekt „Care-O-bot 4“ gelte es, insbesondere einen kompakteren und agileren Roboter zu konstruieren, um die Reinigungsleistung auf 450 m²/h zu steigern. Zudem sollten alle Werkzeuge auf einer Maschine integriert sein, so dass kein Werkzeugwechsel mehr erforderlich ist. Richard Bormann wagte auch eine Prognose: Anhand der deutschlandweit täglich gereinigten Bürofläche in Großobjekten – nur dort ist ein Einsatz sinnvoll – sieht das Fraunhofer IPA in Deutschland einen Markt für knapp 20.000 Reinigungsroboter. Bei einem erwarteten Stückpreis von 30.000 Euro ergibt sich für Hersteller ein Marktpotenzial von 600 Millionen Euro. Weitere ausführliche Informationen unter http://is.gd/CTRLBd. Halbautomatische Reinigung von Dach und FassadeUm die äußere Reinigung von Objekten – sei es die Fassade, das Dach oder auch Solarflächen – ging es beim Vortrag von Andreas Grochowiak, Geschäftsführer von TG hyLift. Im Mittelpunkt stand dabei die neueste Maschine aus der Reihe der HyCleaner-Reinigungssysteme, HyCleaner Black Solar, ein per Funkfernbedienung steuerbares Gerät zur Reinigung von Solarflächen. Wenn diese nicht regelmäßig gereinigt werden, kann die Stromproduktion um bis zu 25 Prozent schon bei Verschmutzungen, die sich innerhalb eines Jahres ansammeln, sinken. Bei der Reinigung fährt das Gerät auf Traktionslaufbändern. Auf glattem Untergrund haften die Laufbänder bis zu einem Neigungswinkel von 35 Grad. Die rotierenden Walzenbürsten sind verschleißfest und biegsam. Die teilautomatisierte Reinigungsmaschine ermöglicht ein einfaches, schnelles und wirtschaftliches Reinigen der sensiblen und oft schwer zugänglichen Solarflächen. Aufgrund der hohen mechanischen Leistung ist ein optimales Reinigungsergebnis mit geringem Wasserverbrauch möglich. Die Zugabe von chemischen Reinigungsmitteln entfällt. Bedient wird die Maschine mittels Funkfernsteuerung und erlaubt es dem Anwender, ein gleichbleibend gutes Reinigungsergebnis ohne körperliche Anstrengung zu erzielen und ohne die Solar- und Dachflächen zu betreten. Zu den wichtigsten Pluspunkten der HyCleaner-Reinigungssysteme zählen die hohe Flächenleistung (unwirtschaftlich beim Einsatz unter 400 m² Fläche) bei einem konstant gleichbleibenden, guten Reinigungsergebnis, aber auch der Sicherheitsaspekt, denn dank der Bedienung per Funk von einer sicheren Position aus tendiert das Unfallrisiko gegen null. Weitere Informationen unter www.hycleaner.eu. Navigationsverfahren für ReinigungsroboterMatthias Strobel, Geschäftsführer InMach Intelligente Maschinen, beschäftigte sich in seinem Vortrag mit Navigationsverfahren für Reinigungsroboter für die automatisierte Bodenreinigung. Das Ulmer Unternehmen entwickelt intelligente Steuerungen für Roboter und Nutzfahrzeuge und ist Engineering-Partner für die Integration von Sensoren aller führenden Hersteller (Bosch, Sick etc.). Das Unternehmen entwickelt damit sozusagen das Gehirn und das Nervensystem von Robotik-Produkten. Strobel erinnerte daran, dass bereits in der zweiten Hälfte der 1990er-Jahre Roboter von namhaften Herstellern wie Hako, Kärcher und Hefter Cleantech vorgestellt wurden. Heute gibt es Geräte von Cleanfix oder auch von dem seit einem halben Jahr zu Diversey gehörendem amerikanischen Unternehmen Intellibot Robotics. Der InMach-Geschäftsführer nannte sechs Anforderungen, die ein professioneller Reinigungsroboter erfüllen muss, und führte dies auch im Detail aus, insbesondere natürlich zum Thema Navigation. Bei der autonomen Navigation geht es um die Umfelderfassung des Arbeitsgebietes mit Hilfe unterschiedlicher Sensortechniken sowie um die Auswertung und Abbildung der Ergebnisse als „virtuelle Landkarte“ im Speicher. Die eine oder andere genannte Anforderung mag für sich allein genommen zum Teil banal klingen, die praktische Umsetzung aller Faktoren in einer autonom arbeitenden Maschine indes ist eine Herausforderung: Flächendeckende systematische Bodenbearbeitung.Neben Navigationsaspekten ist auch eine funktionierende Reinigungstechnik essenziell.Ergonomische Mensch-Maschine-Schnittstelle.Servicefreundlichkeit.Gegebenenfalls eine Steigerung der Reinigungsqualität.Für einen nachhaltigen Erfolg ist vor allem aber die Wirtschaftlichkeit entscheidend.Weitere Informationen unter www.inmach.de. Messung der Sauberkeit im ProduktionsumfeldDr. Markus Rochowicz, Spezialist für Reinheitstechnik beim Fraunhofer IPA, befasste sich mit der Messung der Sauberkeit im Produktionsumfeld. Er beleuchtete die Anforderungen aus der Bauteilsauberkeit übertragen auf die Fabrikumgebung, sprach die Überwachung von Partikeln in Nichtreinraumbereichen an, stellte etablierte Methoden aus der Industrie am Beispiel der Automobilproduktion vor und führte Beispiele für Vorgehensweisen und Ergebnisse an. „Technische Sauberkeit“ wird für Unternehmen der Automobilindustrie immer wichtiger: Weist nur ein einziges Bauteil kleinste Verunreinigungen durch Partikel auf, kann dies zu schwerwiegenden Fehlern am Fahrzeug führen. Für die gesamte Branche ist es daher notwendig, mit klar definierten Methoden den Sauberkeitsgrad aller Fahrzeugkomponenten zu prüfen. Für Deutschland gibt es dafür schon ein fixes Regelwerk – die VDA 19.1. Dieses ist jedoch nach der umfangreichen Überarbeitung mit der internationalen Richtlinie ISO 16232 nicht mehr vollständig kompatibel. Das Fraunhofer IPA will nun mit mehreren Automobilherstellern weltweit vergleichbare Standards schaffen und die Norm überarbeiten. Markus Rochowicz fasste am Ende seines Vortrags zusammen: Die objektive Sauberkeit und die Überprüfung von sauberkeitsrelevanten Maßnahmen nimmt auch im Bereich der Nichtreinraumproduktion immer mehr zu. Die Reinigung von Produktionsmitteln und -räumen bekommt zunehmend nicht nur eine optische, sondern auch eine technische Bedeutung. Weitere Informationen unter www.ipa.fraunhofer.de. Wearables und Smart CleaningInteressante Einblicke in die Prozesse eines Gebäudedienstleisters gab Peter Mudde vom niederländischen Unternehmen Vebego. Sein Vortrag „Innovations in Facility Services“ konzentrierte sich auf zwei ganz konkrete Beispiele im eigenen Unternehmen. Zunächst sprach er über die potenziellen Einsatzmöglichkeiten der derzeit boomenden Wearables im gewerblichen Umfeld vor, sei es Google Glass oder Smart Watches. Bereits vor zwei Jahren stellte Diversey auf der Interclean einen Google-Glass-Prototypen vor, mit dem es dem Reinigungspersonal ermöglicht werden könnte, durch Betrachten einer bestimmten Oberfläche sogleich die notwendigen Informationen zu erhalten, um was für ein Material es sich handelt und wie es am besten zu reinigen ist. Zum anderen wäre es aber auch möglich, den nicht vor Ort anwesenden Objektleiter durch die eigene smarte Brille sehen zu lassen, wenn es eventuelle Probleme gibt, die das Personal vor Ort nicht eigenständig lösen kann. Doch derzeit scheint das Projekt Google Glass beim amerikanischen Internetriesen auf Eis zu liegen. Ganz konkret sind da schon Einsatzbeispiele von Smart Watches, die zum Beispiel zur Informationsweitergabe an die Mitarbeiter genutzt werden können. Ohne die Arbeit zu unterbrechen und umständlich das Handy herauszukramen, lässt sich eine eingegangene Info mit einem kurzen Blick aufs Handgelenk schnell erfassen. Vebego-Mitarbeiter tragen Smart Watches insbesondere bei der Reinigung von Eisenbahnzügen. Wie Mudde ausführte, soll es in der Vergangenheit gerade zu später Stunde zu Zwischenfällen in Zügen gekommen sein. Vebego entwickelte daraufhin eine App für die Smart Watch, mit der eine Reinigungskraft schnell und unauffällig Alarm schlagen und damit automatisch Sicherheitskräfte anfordern kann. Im zweiten Teil seines Vortrags ging Mudde auf das Thema Smart Cleaning ein. Es sei doch viel intelligenter, die Verschmutzung in einem Objekt mittels Sensoren messen zu lassen, um dann entsprechend der Rückmeldungen intelligent zu reinigen – nämlich nach Bedarf. Dies verdeutlichte er beispielhaft anhand der Toilettenreinigung in einem Großobjekt wie einem Flughafen: Es lässt sich indirekt sehr einfach ermitteln, ob Toilette 2 am Gate A verschmutzt ist oder nicht. Man braucht nur mittels Sensoren festzustellen, wie oft sie benutzt worden ist und eine Obergrenze definieren, bei der das Reinigungspersonal automatisch benachrichtigt wird. Das lässt sich z.B. darüber ermitteln, wie viele Personen die Toilette betreten haben oder auch darüber, wie viele Toilettenspülungen erfolgt sind. Dank der technischen Entwicklung im Bereich der Sensortechnik und der Vernetzung mittels der Cloud sieht Peter Mudde im Internet of Things (IoT) die Zukunft – auch die der Reinigungsbranche. Weitere Informationen unter www.vebego.com. Bodenreinigungsroboter FlobotTrotz einiger Unterschiede zum Projekt „Care-O-bot“ des Fraunhofer IPA, verfolgt das Projekt „Floor washing robot for professional users“, kurz Flobot, der Technischen Universität Wien ein ähnliches Ziel: Die Reinigung des Bodens durch einen Roboter. Das erst kürzlich gestartete Projekt wurde von Georg Halmetschlager von der TU Wien vorgestellt. Der in der Reinigungsbranche bekannteste Firmenname im Projektkonsortium dürfte Fimap sein. Der italienische Reinigungsmaschinen- und -gerätehersteller bringt seine Reinigungs- und Maschinenbauexpertise ins Projekt ein. Ebenfalls involviert sind CyRIC – Cyprus Research and Innovation Center (Projektkoordination), Robosoft, die University of Lincoln, Carrefour, Manutencoop, Ridgeback und GSF. Ziel ist es, ein System zu entwickeln, das über Kameras und Laser selbstständig Verschmutzungen feststellt, den Grad der Verschmutzung quantifiziert und die Verschmutzung anschließend vollautomatisch beseitigt – sprich: eine vollautomatische Bodenreinigung. Der Prototyp soll nach umfassenden Tests im Labor bereits in diesem Jahr einen mehrmonatigen Praxistest, z.B. in Supermärkten, Krankenhäusern und Flughäfen, absolvieren. Bevor es so weit ist, stellt bei der weiteren Konzeption des Prototypen sicherlich die Zusammenführung der Komponenten aller beteiligten Partner eine besondere Herausforderung dar. Die Erwartungen an den Reinigungsroboter sind sehr hoch, denn er soll bei wettbewerbsfähigen bzw. günstigeren Betriebskosten die Qualität der Reinigung steigern. So besteht z.B. eine Aufgabe darin, den Roboter mit Softwaremodulen für die allgemeine Navigation und die Erkennung von Menschen, Gegenständen und Schmutz auszurüsten. Im selben Zuge müssen Schnittstellen entstehen, die eine einfache, sichere Programmierung und Fernsteuerung der Reinigungsaufgaben garantieren. Einen wichtigen Faktor stellt dabei die Fähigkeit des Roboters dar, in Echtzeit so zu reagieren, dass er seinen Reinigungsauftrag effektiv umsetzen kann, ohne dabei Menschen zu gefährden oder Objekte zu beschädigen. Das fertige System besteht aus dem mobilen Reinigungsroboter und einer Dockstation, an der das Mobilteil mit Wasser und Reinigungsmitteln neu bzw. wiederbefüllt, entleert und aufgeladen werden kann. Weitere Informationen unter www.flobot.eu. Neue Verfahren und ReinigungstechnikenDr. Patrick Casper vom wfk – Cleaning Technology Institute e.V. stellte die Ergebnisse ausgewählter Forschungsprojekte der Europäischen Forschungsgemeinschaft Reinigungs- und Hygienetechnologie e.V. (FRT) vor, zukunftsweisende Technologien für die Gebäude- und Industriereinigung. Dabei ging es um die Themen Reinigung mittels Plasma bzw. mittels flüssigem Kohlendioxid und um die Trittsicherheit. rationell reinigen informiert Sie regelmäßig über diese Vorhaben der FRT. Die nachfolgend deshalb nur kurz angerissenen Projekte finden Sie auch auf unserer Website unter www.rationell-reinigen.de. Zu den durchgeführten Projekten zur Oberflächenbehandlung mit Plasma gehören ein Verfahren zur abwasser- und chemikalienfreien Fassadenreinigung,ein rückstandsfreies und mobiles Desinfektionsverfahren für Oberflächen in hygienisch anspruchsvollen Reinräumen,ein mobiles Verfahren zur Verbesserung der Reinigungseigenschaften elastischer Bodenbeläge (dieser Beitrag erschien erst kürzlich in rationell reinigen, Ausgabe 10/2015).Die Nutzung von Kohlendioxid in Reinigungsanwendungen wurde umgesetzt in den Projekten Reinigung industrieller Teile mit flüssigem Kohlendioxid,Verbesserung der Reinigung textiler Bodenbeläge mittels Kohlendioxid-Clathraten.Last, but not least beschäftigte sich die FRT auch mit der Bestimmung der Trittsichherheit vor Ort. Hierzu wurde ein mobiles Verfahren entwickelt, das bisher nur für den Barfußbereich zur Verfügung steht. Weitere Informationen unter www.frt.de. Reinigung im Jahr 2030Einen Blick in die Zukunft wagte dann Dr. Karl Engelbert Wenzel von Kärcher. Er referierte über Trends, Produkte und Visionen für die automatisierte Gebäudereinigung. Zunächst führte er einige Beispiele für bestehende Lösungen an. Wenzel erinnerte an Kärchers Reinigungsroboter, der zwischen 1999 und 2002 gebaut worden ist. Dieser sei bis 2008 auf dem Flughafen Schiphol in Amsterdam im Einsatz gewesen. Im Bereich der Vernetzung bietet Kärcher derzeit zwei Lösungen an: Der „ECO!Manager“ ermöglicht die Planung, Erfassung und Kontrolle vielfältiger Facility-Management-Aktivitäten. Dazu bietet er eine komplette Übersicht über Reinigungen, Anwesenheit, Arbeitszeiten, Kontrollen, Objektschäden, Nachweise und Kosten der einzelnen Tätigkeiten und das Maschineninventar. „Kärcher Fleet“ ist ein Flottenmanagement und liefert den verschiedenen Aufgabenträgern in der Reinigung die jeweils relevanten Informationen für einen lückenlosen Überblick über Maschinen und Tätigkeiten. Auf dieser Basis können Prozesse optimiert und Reinigungsaufgaben effizienter erfüllt werden. Für Wenzel steht fest, dass die Vernetzung von Maschinen und Geräten sowie smarte Produkte (Stichwort: IoT) Effizienz, Komfort und Sicherheit steigern werden. Die zentrale Forschung und Entwicklung bei Kärcher ist deshalb in allen Phasen der Produktentwicklung eingebunden, erläuterte Wenzel, weil Elektronik und Software heute die Basis für smarte Produkte und intelligente Systeme darstellen. Die „Geräteintelligenz“ werde in den kommenden Jahren zunehmen und die jeweiligen Marktanteile würden sich deshalb sukzessive verschieben, prophezeite Wenzel: Von den derzeit noch dominierenden manuellen Produkten über smarte Produkte, autonome Produkte bis hin zu autonomen und vernetzten Produkten. Der aktuell zu beobachtende Trend „Smart Home“ erobere laut Wenzel bereits auch den Garten in Form einer intelligenten Gartenbewässerung, die mittels Sensoren vollautomatisch funktioniert. Die nächste Stufe werde dann der Schritt in den gewerblichen Sektor sein, z.B. auch die Reinigung. Sensoren und Algorithmen werden die Effizienz steigern und die Bedienung vieler Geräte erleichtern. Über die Vernetzung der Geräte würde die Effizienz nochmal erhöht. In Zukunft würden Roboter-Teams selbstorganisiert reinigen: „Vernetzung und Schwarmintelligenz sind die nächsten Schritte in der autonomen Reinigung“, schloss Wenzel nicht nur seinen Vortrag, sondern auch das sehr informative Technologieseminar des Fraunhofer IPA. Markus J. Targiel | markus.targiel@holzmann-medien.de

Technologieseminar „Automatisierte Gebäudereinigung“ Von smarten Geräten bis zur Schwarmintelligenz

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