Komplexe Produktionssysteme beherrschbar machen – SmartFactory-KL zeigt Demonstrator LIVE und digital

Hannover Messe 2021: Die vernetzte Produktion bringt Flexibilität, aber auch Komplexität. Die Arbeit in neuen Systemarchitekturen verlangt softwareseitig neue Formen der Kommunikation, der Abstimmung und der Kontrolle. Der Einsatz von KI-Methoden nimmt zu, Wissenschaftler arbeiten an menschenverständlichen „Übersetzungen“. „Vielerorts gibt es tolle Ideen aber es fehlen noch Standards, um wirklich technologieübergreifend neue Techniken zu implementieren“, sagt Prof. Martin Ruskowski, Vorstandsvorsitzender der SmartFactory Kaiserslautern und Leiter des DFKI-Forschungsbereichs Innovative Fabriksysteme. „Das bedeutet, dass wir uns bei Schlüsseltechnologien einigen müssen, damit wir in der Entwicklung weiterkommen.“

Der PL4-Demonstrator der SmartFactory-KL im DFKI in Kaiserslautern zeigt, wie standortübergreifende Vernetzung auf Maschinenebene aussehen kann.

Die Zukunft heißt „Shared Production“

Die skillbasierte Zusammenarbeit autonomer Module, auch über die Fabrikhalle hinaus, ist seit Jahren ein Forschungsinhalt der SmartFactory Kaiserslautern (SF-KL) und der Kern der Vision Production Level 4. Im Moment beschäftigen sich Arbeitsgruppen innerhalb des Vereins mit Fragen rund um die Koordination der autonomen Elemente. „Wir entwickeln Konzepte für Multiagentensysteme“ erklärt Ruskowski. „Denn wir stehen vor der Aufgabe, dass sich die Teilnehmer in den Netzwerken abstimmen und koordinieren müssen. Dazu benötigen sie Informationen über die zu fertigenden Produkte, ihren Standort sowie die ausgeführten und anstehenden Arbeitsschritte.“ Bisher wurden diese Informationen im Produkt selbst hinterlegt, beispielsweise in einem RFID-Chip. Davon wollen die Wissenschaftler wegkommen, weil es Probleme mit sich bringen kann, etwa bei der Wärmeumformung oder in Tauchbädern. „Derzeit arbeiten wir an einer zentralen Registry, auf die alle Skills zugreifen können“, so Ruskowski weiter.“ Die Fähigkeiten (Skills) sollen als gekapselte Einheiten technologieunabhängig funktionieren aber dank definierter Standards trotzdem zusammenarbeiten können. Dabei spielen „Production Bots“ oder „Softwareagenten“ eine zentrale Rolle bei der Arbeitsorganisation. Das Thema beleuchtet Prof. Ruskowski in seiner Keynote „autonom, resilient, agil - Production Level 4 definiert die Produktion der Zukunft neu“ auf der Hannover Messe, am 13.04. um 14:45 Uhr.

GAIA-X Simulation

Maschinendaten auszuwerten und zu verstehen gehört zu den Forschungsprojekten und Themen innerhalb des Netzwerkes der SmartFactoryKL. Eine im Partnerkreis entwickelte Simulation zeigt beispielhaft, wie die Kommunikation auf Maschinenebene aussehen kann. „Das ist nur der erste Schritt. KI Methoden müssen auf jeder Ebene für einen Menschen verständlich sein“, betont Ruskowski, „denn nur dann können wir Fehler erkennen und gegebenenfalls auch eingreifen.“ Die Simulation wird mehrfach im umfangreichen LIVE-Programm der SmartFactoryKL vorgeführt.

Der Production Level 4-Demonstrator im Internet

Ohne physische Messe setzt die SmartFactoryKL auf eine regelmäßige LIVE-Vorführung des Demonstrators über die Seite der Hannover Messe, aber auch auf YouTube. Dazu kommt eine interaktive Darstellung im Internet. „Wir möchten zeigen, woran wir mit unseren 22 Demonstratorpartnern aktuell arbeiten“, sagt Ruskowski. „Aktuell konzentrieren wir uns darauf, das komplexe System zu stabilisieren. Das sind meist unsichtbare Arbeitsschritte auf Softwarebasis oder gemeinsame Definitionen.“ Dazu kommt die Forschung zu Themen wie Lebenszyklusakte, Ressourcenoptimierung, Multiagentensystemen oder Schnittstellenstandards für Gaia-X im Projekt smartMA-X.

22 Demonstratorpartner 2021:

  • B&R Industrie-Elektronik GmbH
  • BELDEN Electronics GmbH
  • Bosch Rexroth AG
  • Deutsche Telekom
  • Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI)
  • Empolis Information Management GmbH
  • EPLAN Software & Service GmbH & Co. KG
  • German Edge Cloud GmbH & Co. KG
  • HARTING KGaA
  • Huawei Technologies Düsseldorf GmbH
  • IBM Deutschland GmbH
  • KIST Europe Forschungsgesellschaft mbH
  • MiniTec GmbH & Co. KG
  • Pfalzkom GmbH
  • Perinet GmbH
  • Pilz GmbH & Co. KG
  • proALPHA Business Solutions GmbH 
  • Siemens AG
  • TU Kaiserslautern
  • TÜV SÜD AG
  • TE Connectivity Germany GmbH
  • Weidmüller Interface GmbH & Co. KG

Die SmartFactoryKL

SmartFactoryKL bezeichnet ein Forschungs- und Industrienetzwerk, das auf drei Säulen ruht: Einem Verein und zwei wissenschaftlichen Einrichtungen. In der Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. sind Forschungsinstitute und Industrieunternehmen Mitglied. Der Verein steht für Fragen in industrieller Produktionsnähe, die in den wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen Innovative Fabriksysteme am DFKI und am Lehrstuhl „Werkzeugmaschinen und Steuerungen“ (WSKL) an der TU Kaiserslautern beantwortet werden. Seit 2019 ist Prof. Dr.-Ing. Martin Ruskowski organisatorische und inhaltliche Klammer. Er ist Vorstandsvorsitzender des Vereins, Leiter des DFKI-Forschungsbereiches und Inhaber des Lehrstuhles. Die SmartFactoryKL bringt Stakeholder aus Industrie und Wissenschaft in einem einzigartigen Industrie 4.0-Netzwerk zusammen, um gemeinschaftlich Projekte zur Fabrik der Zukunft zu entwickeln und umzusetzen. Auf dieser herstellerunabhängigen Demonstrations- und Forschungsplattform testen Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit Industrievertretern innovative Fertigungstechnologien in einer realitätsnahen Fabrikumgebung. 2016 ernannte das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie die SmartFactoryKL zum Konsortialführer des Mittelstand 4.0 - Kompetenzzentrums Kaiserslautern. 2019 überarbeitete das Netzwerk das Konzept von Industrie 4.0 und nannte das Update Production Level 4 (PL4). 2020 stellte die SmartFactoryKL den weltweit ersten PL4-Demonstrator vor, der in den nächsten Jahren stetig in Richtung autonome Produktion weiterentwickelt werden soll. Der Verein ist seit 2020 an dem europäischen Netzwerk GAIA-X mit dem Forschungsprojekt smartMA-X beteiligt. Der PL4-Demonstrator spielt darin eine zentrale Rolle. Die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. gehört außerdem zu den Gründungsmitgliedern der SmartFactory-EU.

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Pressekontakt:

Dr. Ingo Herbst

Leiter Kommunikation & Pressesprecher, SmartFactory KL e.V.

Christian Heyer

Leiter Unternehmenskommunikation, DFKI Kaiserslautern

Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz
German Research Center for Artificial Intelligence