Aktuell / 07.04.2014

Industrie 4.0 – modulare Fabrik auf der Hannover Messe

Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Detlef Zühlke in der vernetzten, modular aufgebauten SmartFactoryKL © SmartFactoryKL

Mit einer neuen modularen Produktionsanlage demonstriert das Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI gemeinsam mit rund einem Dutzend Industriepartnern auf der Hannover Messe, wie die Fabrik der Zukunft arbeitet. In dieser SmartFactoryKL (aus Kaiserslautern) arbeiten Module unterschiedlicher Hersteller mit verschiedenen Steuerungsarchitekturen nahtlos zusammen.

Für diese Produktionslinie entwickelten die beteiligten Unternehmen gemeinsam eine intelligente Infrastruktur. Sie haben sich dabei auf wenige Standards beschränkt. Mit der neuen Anlage ist es möglich, verschiedene Produktvarianten kundenindividuell zu fertigen. Dazu steuern  digitale „Produktgedächtnisse“ dezentral die Abläufe in der Fertigung. Die Produktionsanlage kann im laufenden Betrieb umgebaut – oder durch neue Module erweitert werden und ist innerhalb von Minuten wieder einsatzfähig dank automatischer Erkennung der Anlagentopologie.

Eigenständige Module zur Produktionsanlage verknüpfen

Die auf der Messe vorgestellte Produktionsanlage der DFKI-SmartFactoryKL setzt sich in ihrer aktuellen Ausbaustufe aus fünf Produktionsmodulen, einem Handarbeitsplatz und diversen Informationssystemen zusammen. Die einzelnen Produktionsmodule wurden von den Firmen Festo, Bosch Rexroth, Harting, Phoenix Contact und U.I. Lapp jeweils eigenständig und unabhängig nach den gemeinsam mit der SmartFactoryKL erarbeiteten Standards aufgebaut. Die Produktionsmodule sind vollständig mit einer Polycarbonat-Einhausung versehen. Ein innovatives Schleusenkonzept ermöglicht es, sie sowohl autark als auch im Verbund sicher zu betreiben.
Der Handarbeitsplatz zur Nacharbeit oder Fertigung spezieller Varianten wurde von MiniTec aufgebaut. Er ist mit einer von DFKI und SmartFactoryKL entwickelten Augmented Reality Applikation ausgestattet. Diese „erweiterte Realität“ unterstützt den Arbeiter durch zusätzliche Informationen und Hilfen bei der Montage der Produkte. Dadurch werden kürzere Anlernzeiten sowie geringere Ausschussquoten realisiert.

Kostengünstig Kleinserien und Einzelstücke herstellen

Mit der neuen Fabrik können immer individuellere Kundenanforderungen bei immer kleineren Losgrößen kostengünstig bedient werden. Hierfür werden höheren Vernetzung und sowie Methoden und Konzepten der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) eingesetzt. Zentrale Idee ist die nutzungsgerechte Bereitstellung von Echtzeitinformationen über den gesamten Prozess von Auftragseingang bis zur Lieferung. Produkte, Maschinenteile und komplette Fertigungsstationen bzw. Anlagen sollen zukünftig untereinander als auch mit dem Benutzer kommunizieren. Ziel ist eine modulare Fabrik, in der Feldgeräte, Maschinen, Werkzeuge und Produkte mit integrierter Rechenleistung und eigener Steuerungsintelligenz ausgestattet werden. Sie sammeln dann Informationen über den aktuellen Produktionsstatus und stellen diese als Echtzeitinformationen nutzungsgerecht bereit. Die Forscher wollen damit das Fehlerpotenzial minimieren und ein schnelles, gezieltes und flexibles Eingreifen bei Störfällen sicherstellen. Geringere Ausfall- und Rüstzeiten, eine flexible Produktion und schnellere Durchlaufzeiten sind die Folge.

Smart Factory als Modell für INDUSTRIE 4.0

Die Produktionsanlage der DFKI-SmartFactoryKL auf der Messe zeigt, wie die Kernaspekte von INDUSTRIE 4.0 durch Zusammenarbeit verschiedener Hersteller auf der Basis gemeinsamer Standards realisiert werden können. Bereits heute ist es durch die standardisierten Schnittstellen und die intelligente Infrastruktur möglich, die der Anlage via „Plug&Produce“ umzugestalten. Die Partner und die SmartFactoryKL werden weiter daran arbeiten, das Konzept INDUSTRIE 4.0, von der Wissenschaft in die industrielle Praxis zu übertragen. In den nächsten Schritten wird die Anlage durch zusätzliche Produktionsmodule erweitert, die Infrastruktur weiter entwickelt und neue Steuerungsarchitekturen werden integriert. Die Entwicklung wurde gefördert durch die Bundesregierung (BMBF) und die EU.

Smart Factory OWL

Ein weiteres Projekt zur Fabrik der Zukunft stellt das Fraunhofer-Anwendungszentrum Industrial Automation  auf der Messe vor. Ausgehend von der Forschungs- und Demonstrationsplattform „Lemgoer Modellfabrik“ wurde auch hier eine Smart Factory entwickelt. Die Forscher präsentieren ein wandlungsfähiges Montagesystem. Die wichtigsten Handlungsfelder der Smart Factory, wie Wandlungsfähigkeit, Plug-and-Play und Benutzerfreundlichkeit durch Augmented Reality Techniken werden demonstriert. Das System ist modular aufgebaut, sowohl mechatronisch als auch automatisierungs- bzw. softwareseitig. Das Montagesystem der SmartFactoryOWL wird auf dem Stand des BMBF-Spitzenclusters „it's OWL - Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe“ zu sehen sein.

Verknüpfte Projekte

    Kontakt

    Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Detlef Zühlke
    Innovative Fabriksysteme (IFS)
    Deutsches Forschungszentrum für
    Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI
    Trippstadter Straße 122
    67663 Kaiserslautern
    Internet: www.dkfi.de

    Fraunhofer IOSB-INA
    Anwendungszentrum Industrial Automation
    Langenbruch 6
    32657 Lemgo
    Internet: www.fraunhofer-owl.de