Digitalisierung

Vier Pfeiler für Industrie 4.0

Zusammenspiel digitaler Komponenten. Am Messestand des Fraunhofer IPA werden die vier Eckpfeiler von Industrie 4.0 auf vielfältige Weise im Gesamtkontext einer digitalisierten Produktion erlebbar.

Mit einer neuen Software können vielfältige kraftgeregelte Montagevorgänge automatisiert werden. (Foto: Fraunhofer IPA)

Cyberphysische Systeme unterschiedlichster Art, eine partizipative Plattform, das Internet der Dinge und Dienste und ein Portal mit intuitiven Mensch-Maschine-Schnittstellen zur Interaktion mit dem Produktionssystem machen als Elemente die digitale Produktion möglich. Die Besucher können anhand mehrerer mit der Cloud intelligent zusammenspielender Exponate nachvollziehen, welche Lösungen das Forschungsinstitut für verschiedene Abschnitte der Wertschöpfungskette anbietet. Diese reichen von der Vereinzelung über die (teil-)automatisierte Montage und den Transport des Werkstücks bis hin zur Anbindung des Werkstücks an die IT-Infrastruktur.

Bereits seit 2012 arbeitet das Fraunhofer IPA an „Virtual Fort Knox“, einer offenen Plattform für produzierende Unternehmen. Unter dem Stichwort „Manufacturing-IT-as-a-service“ können Daten aus der Produktion über unterschiedlichste Anwendungen für beliebige Endgeräte nutzbar gemacht werden. Auf der Messe werden verschiedene Demonstratoren über die Plattform verbunden. Wie in der realen Produktion fließen Zustands- und Prozessdaten echtzeitnah ins System und lassen sich direkt verarbeiten.

Technische Voraussetzung für Industrie-4.0-Umgebungen ist, dass alle Betriebsmittel mit Sensoren und Steuerungen als cyberphysische Systeme (CPS) vernetzt sind. Ein typisches Beispiel für CPS sind Robotersysteme wie der am Messestand erlebbare IPA-Demonstrator für den „Griff-in-die-Kiste“. Die herstellerneutrale Software bp3 ermöglicht dem Roboter die Objektlokalisierung und Bahnplanung für Werkstücke. Ein weiteres Exponat führt die Vorteile eines ebenfalls für fast alle Robotertypen und -fabrikate nutzbaren Softwarepaketes für verschiedene Montageaufgaben vor. Hiermit können bisher manuell ausgeführte Aufgaben wie das Montieren von Schaltschränken auch durch Nicht- Experten intuitiv instruiert werden.

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Für flexible Transportlösungen haben die IPA-Experten die „Cloud Navigation“ entwickelt. Deren informatorischen Mehrwert zeigen beispielhaft zwei mobile, autonom navigierende Systeme. Indem die beiden fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTF) – oder im industriellen Kontext eine Vielzahl an FTF – ihre lokal erfassten Daten zentral bereitstellen, profitiert die ganze Flotte von einer präziseren Lokalisierung und effizienteren Bahnplanung. Die einzelnen FTF könnten dann als „lean client“ agieren, benötigten also weniger Hardware und sind trotzdem mit hoher Navigationsintelligenz ausgestattet.

Ein weiterer zentraler Bestandteil von Industrie 4.0 ist die kontinuierliche Überwachung aller Prozessschritte. Dies leistet die „Smarte Systemoptimierung“, die ohne IT-Expertenwissen nutzbar ist. Das mobile System erhebt mit intelligenten Kameras, von denen etwa eine pro Produktionsstation installiert wird, echtzeitnah Werkstück- und Prozessdaten und wertet diese automatisiert aus.

Auch hinsichtlich der IT-Infrastruktur bietet das Fraunhofer IPA eine Lösung, die auf die Anforderungen einer wandlungsfähigen Produktion zugeschnitten ist: Mit der Software „Sense&Act“ können Unternehmen individuelle Regeln zur Vernetzung der Produktion erstellen. Anpassungen, Erweiterungen und neue Schnittstellen der IT können mit wenig Aufwand realisiert werden. Die Software überwacht die Produktion mithilfe von Sensordaten. bw

Halle A4, Stand 139

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