Wir testen zukunftsträchtigen Technologien auf Einsetzbarkeit und Wirtschaftlichkeit und bestimmten den optimalen Grad an dezentraler und zentraler Produktionssteuerung durch den Einsatz autonomer Technologien
Welche neue Technologie eignet sich wann für wen zur Anwendung in der Fabrik? Was würde sich in der Praxis rechnen, was nicht? Um diesen Fragestellungen mit Blick auf möglichst vielen technologische Innovationen und zugleich praxisnah nachgehen zu können, kombinieren wir die Vorteile einer rechnerbasierten Simulation mit denen einer Modellfabrik. Das bedeutet, dass all jene Teile der Fertigung, die bereits bekannt und analysiert sind, modellhaft vereinfacht und dann mithilfe von Computerprogrammen simuliert werden. Dafür haben wir sowohl intelligente Werkstücke wie auch Maschinenkomponenten entworfen, die mit unterschiedlichsten Programmen geladen werden können, sodass sie sich wie individuelle Werkstücke und Maschinen verhalten. Somit können Sie effizient die Einbindung einer neuen Produktionsmaschine testen, diverse Organisationsprinzipien validieren und den die ideale Konfiguration für Ihre Industrie-4.0-Produktionsstätte identifizieren.
Innovation im Zentrum Industrie 4.0: Maschinen-Werkstück Interaktion
Die entscheidende Innovation im Zentrum Industrie 4.0, über die wir bislang wenig wissen und viel herausfinden wollen, ist die Interaktion zwischen Maschinen, vor allem aber zwischen Maschine und Werkstück. Für den Praxistest dieser Kommunikation haben wir einzelne Maschinenkomponenten durch eine Rollenbahn verbunden, die es uns erlaubt, verschiedene technische Neuerung gleichzeitig in einen bestehenden Produktionsablauf zu integrieren. Durch den Einsatz von Scannern oder Bewegungssensoren können die Maschinen befähig werden, selbstständig zu agieren. Weniger Pausen oder gar Unterbrechungen im Fertigungsprozess wären die Folgen. Die Revolution einer autonomen Produktion bildet das intelligente Werkstück, das in der Lage ist, in gewisser Weise selbst mit der Maschine zu produzieren.
Weniger Fremd- und mehr Selbstorganisation durch das intelligente Werkstück
Einfache Kommunikationstechnologie wie der Barcodescanner sind natürlich schon lange im Einsatz aber dass die Maschine mit dem Werkstück interagiert, das gibt es bislang nur im Zentrum Industrie 4.0. Möglich macht dies RFID-Technologie, die radio-frequency identification. Dabei lesen Sensoren, in diesem Fall der Maschinen, die Informationen von Chips aus, die sich in den Werkstücken befinden. Sind auf den Chips Vorgaben hinterlegt, wie das Werkstück weiterverarbeitet werden soll, „weiß“ die Maschine, was zu tun ist, ohne dass ein Mensch den Arbeitsschritt starten muss. Vielmehr wird die Maschine in die Lage versetzt, auftretende Störungen selbst zu lösen.
Hybride Simulationsumgebung
Unser Zentrum beinhaltet einen vollständig integrierten und funktionsfähigen IT-Stack von der speicherprogrammierbaren Steuerung an der Maschine bis zu Manufacturing Execution-, ERP- und Managementinformationssystemen. Echte Technik in Logistik, Robotik und IT wird verwendet, um mittels simulierter Maschinen und Werkstücke nahezu beliebige Szenarien zukünftiger Wertschöpfungsprozesse visuell und haptisch anschaulich darzustellen. Die schnelle und aufwandsarme Verknüpfung von physisch oder virtuell bereit gestellten Produktionsobjekten erlaubt es uns hierbei, den Nutzen von Industrie 4.0 Technologie plastisch und realistisch am konkreten Prozess aufzuzeigen. Dabei kann die hochflexible Infrastruktur für verschiedene Szenarien konfiguriert werden, um Industrie 4.0 und dessen Potenziale anwendungsnah und interaktiv erfahrbar zu machen.
Wir errechnen, zeigen und demonstrieren die Vorteile von autonomen Technologien für die Praxis
Welche Vorteile autonome Technologien in der Praxis bringen, können im Zentrum Industrie 4.0 nicht nur errechnet und simuliert, sondern auch vorgeführt werden. Die Nachbildung der gegenwärtigen Fertigungsumgebung ermöglicht den Test unterschiedlicher Verbesserungen im Hinblick auf gegenwärtige Probleme und neue Potenziale. Auf Grundlage von Daten der realen Produktion können hierbei auch Verschleiß-, Fehler- und Störungsquoten in den Produktionsprozess einprogrammiert werden, um diese so real wie möglich abzubilden. Maschinen und Werkstücke sind in unserem Labor mit Displays ausgestattet, über die wir in den Prozess eingreifen und Parameter verändern können. Im Laufe der simulierten Produktion ist hier zu sehen, welche Arbeitsvorgänge gerade geschehen.
Prinzip der maximalen Flexibilität: Testen in der Modellfabrik
Dank der Rollenbahn, über die das Werkstück von einer Maschine zur nächsten gelangt, sowie verschiedener Abkürzungen, Verzweigungen oder Schleifen sind auch große Fabriken mit vielen verschiedenen Maschinen und Werkstücken kein Problem in der Simulation. Durch schnelles Entfernen und Hinzufügen von Elementen können Unterschiedliche Varianten von Szenarien gestaltet werden. Veränderungen, Auswirkungen und Wertbeitrag werden wirksam und nachvollziehbar aufgezeigt. Die Verdeutlichung des Zusammenwirkens der Elemente moderner Produktionsysteme kann somit auf die individuelle Situation des Interessenten angepasst werden.
Beispiel 1: Selbstautonomie in der Produktion: Fertigung individueller Kniegelenke
Zielsetzung: Instanzen eines CPPS realisieren verschiedene Vorteile von Industrie 4.0-Produktionen aufgrund einer erhöhten Selbstautonomie.
Genutzte Technik: Werkstückträger, Förderer, Maschinen, Roboter, Arbeitsplätze, CPS.
Beispiel 2: Smart Cities und optimaler Energieverbrauch
Zielsetzung: Animationen der seitlichen Bildschirme veranschaulichen den Energieverbrauch und die Wahrnehmung der Bewohner. Das Werkstück stellt die Fahrten von Personen mit dem Auto von zu Hause zum Büro und umgekehrt dar. Diagramme auf den Oberseiten visualisieren das aktuelle Energieniveau von Auto, Büro und Wohnung.
