RES-COM - Smarte Produkte aus der ressourcenschonenden Fabrik
Innovative Informations‐ und Kommunikationstechnologien (IKT) bilden die zentrale technologische Basis für die Informations‐ und Wissensgesellschaft und tragen in entscheidendem Maße zur Steigerung der Wertschöpfung produzierender Unternehmen in Deutschland bei. Gegenwärtig bietet sich für die deutsche Industrie die Chance, die technologischen Möglichkeiten des Internet der Dinge wie Cyber‐Physische Systeme (CPS) für eine 4. Industrielle Revolution zu nutzen.
Als Grundlage für neue Ebenen der Produktivität und Wertschöpfung umfasst die 4. Industrielle Revolution die Entwicklung und Vermarktung autonomer, selbststeuernder und wissensbasierter Produktionssysteme. Durch die digitale Veredelung von Produktionsmitteln, Produkten und Anlagen werden weiterführende Verbesserungen bei der Durchführung industrieller Prozesse in Produktion, Engineering, Supply Chain und Life Cycle Management ermöglicht, die in ihrer Gesamtheit zu einer neuen Form der ressourcenschonenden Produktion führen.
Das Forschungsprojekt RES-COM - Ressourcenschonung durch kontextaktivierte Maschine-zu-Maschine-Kommunikation - untersucht, wie sich die Vision des Internet der Dinge und Dienste und die technologischen Aspekte Cyber-Physischer-Systeme auf die Fabrik der Zukunft ausprägen
Auf dem CeBIT-Stand BMBF werden die Kernaspekte der 4. Industriellen Revolution anhand eines Systemprototyps der DFKI‐SmartFactoryKL erfassbar und erlebbar demonstriert. Auf einer miniaturisierten Fabrikationsanlage mit den vier Einzelmodulen Frässtation, Kommissionierstation, automatisierte Montagestation und Handarbeitsstation wird als intelligentes Beispielprodukt ein SmartFinder gefertigt. An einen beliebigen Gegenstand angebracht, kann der SmartFinder über eine Bluetooth-Verbindung von einem Smartphone aus geortet werden.
Dessen Produktionsprozess startet in einer Kommissionierstation, in der dieAuftragsdaten aus dem ERP‐System der Anlage im semantischen Produktgedächtnis, ein RFID-Chip am Werkstück selbst, hinterlegt werden. Als Datenformat wird OMM (Object Memory Model) verwendet, das im Rahmen des BMBF‐Projekts „SemProM –Semantic Product Memory“ initial entworfen und unter dem Dach des W3C weiterentwickelt wurde.
Im nächsten Modul, der Frässtation wird die Gehäuseschale des SmartFinder individuell graviert. Die Auftragsdaten für diesen Prozess stammen aus dem semantischen Produktgedächtnis und nicht wie in der traditionellen Produktion von einer zentralen Fertigungssteuerung.
Zusammengesetzt wird der SmartFinder anschließend in einer automatisierten Montagestation, in der halbfertige Produkte durch den Roboter der Kommissionierstation auf einem intelligenten Werkstückträger platziert werden. Mit einem aktiven digitalen Produktgedächtnis ausgestattet, regelt der Werkstückträger nicht nur den Materialfluss, sondern nimmt durch eingebettete Sensorik, lokale Verarbeitungsintelligenz und drahtlose Kommunikation mit derAnlagensteuerung aktiv Einfluss auf den Fertigungsprozess.
Die automatisierte Produktmontage kann je nach Kundenwunsch ressourcenschonend oder zeitlich optimiert erfolgen. Die dafür notwendigen Prozessvarianten werden variabel entsprechend den Auftragsdaten des intelligenten Produkts ausgewählt. In diesem Zusammenhang bilden verteilte Steuerungssysteme in einer CPS‐basierten Fabrik den zentralen Baustein. Zu deren Realisierung erfolgt die Ausstattung von industriellen Feldgeräten mit Mikro‐Webservern(Digi‐Connects). Diese intelligenten, eingebetteten Systeme, die über das Internet miteinander in Verbindung stehen, erlauben die Bereitstellung semantischer Dienste. Dadurch können Anlagen zukünftig flexibel gesteuert und Produktionsprozesse dynamisch orchestriert werden.
Ressourcenverbräuche werden auf der Ebene einzelner Komponenten intelligent und feingranular erfasst und über ein webbasiertes Visualisierungsframework angezeigt. So kann z.B. die Energieeffizienz alternativer Produktionsvarianten bereits während des konkret ablaufenden Prozesses interpretiert und bewertet werden. RES-COM adressiert diese Anforderungen durch eine Vernetzung lokal verteilter, autonomer Systeme mit zentralisierten Strukturen im Sinne der Vision eines Internet für Ressourceneffizienz.
Bevor der SmartFinder die Fertigungsstrecke verlässt, passiert er eine manuelle Fertigungsstation, die neben einer optionalen Montage von Hand die Qualitätskontrolle erlaubt. Dabei wird der Mensch durch innovative Informations- und Kommunikationstechnologie zur mobilen Bereitstellung und Visualisierung von Echtzeitinformationen unterstützt. Fachkräfte können digitale Arbeitsanweisungen abrufen, die mithilfe von Augmented Reality-Technologien (AR) komplexe Arbeitsprozesse und -abläufe visualisieren und erläutern. Durch diese AR-Unterstützung können beispielsweise auch weniger erfahrene Arbeiter an einer Fertigungsstation schnell angelernt und qualifiziert werden.
Trotz des hohen Automatisierungsgrades in der Produktionsindustrie sind manuelle Fertigungsstationen nach wie vor weit verbreitet, insbesondere in kleineren und mittleren Betrieben. Wie betriebswirtschaftliches Prozessmanagement in künftige AR-gestützte Produktionsszenarien eingebunden werden kann, zeigt die DFKI-SmartFactoryKL am CeBIT-Stand der Software AG (Halle 4, Stand C11). Realisiert wurde die Anbindung der Geschäftsprozess-Software ARIS, um einzelne manuelle Fertigungsschritte und wichtige Leistungskennzahlen auf einem separaten Bildschirm zu visualisieren.
Damit konnte sich die SmartFactoryKL beim Ideenwettbewerb der Software AG als Gewinner durchsetzen. Ziel war es, ein innovatives Ausstellungs-Exponat für die CeBIT 2013 zu entwickeln, das die Technologie der Software AG für das Geschäftsprozessmanagement praxisrelevant und anschaulich darstellt. Die SmartFactoryKL erhält für die Realisierung ihres Modells eine Fördersumme von 10.000 Euro.
Weitere Informationen
Kontakt
Dr. Anselm Blocher
Forschungsbereich Intelligente Benutzerschnittstellen
E-Mail: Anselm.Blocher@dfki.de
Tel: +49 681 85775 5262
Stand-Koordinaten
CeBIT 2013, Halle 9, Stand E50
Pressekontakt auf der CeBIT 2013
Heike Leonhard, DFKI
Tel. +49 174 3076888
Email: Heike.Leonhard@dfki.de