Welche Herausforderungen galt es zu lösen und welcher konkrete Nutzen ergab sich?

Vor dem Hintergrund rapide steigender Komplexität und Variantenvielfalt in der heutigen industriellen Produktion wird der Zugriff auf Informationen über die eigenen Produktionsprozesse und -einrichtungen sowie die informationstechnische Vernetzung mit Partnerunternehmen und Kunden zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor der Zukunft. In der heutigen Realität ist dieser Zugriff nicht immer gewährleistet. Wesentliche Hindernisse für eine reibungslose und medienbruchfreie Informationsverarbeitung sind mangelnde Interoperabilität von Softwaresystemen, implizite oder nicht definierte Informationsmodelle sowie fehlende Filtermechanismen, um das relevante Wissen aus der Flut vorliegender Informationen zu extrahieren.

"In SmartF-IT erforschen wir die nächste Generation intelligenter IT-Systeme zur Komplexitätsbeherrschung bei der Planung, dem Betrieb, der Wartung und dem Störungsmanagement von cyber-physischen Produktionssystemen in vernetzten Smart Factories. Dabei werden diese innovativen IT-Systeme in konkreten Umsetzungsprojekten in zwei Bestandsfabriken unserer Kooperationspartner Bosch Rexroth und Miele sowie einer neuen Produktionslinie bei BMW in der industriellen Praxis erprobt.", erläutert Prof. Dr. Wolfgang Wahlster, wissenschaftlicher Direktor und Vorsitzender der Geschäftsführung des DFKI. „Damit können die Migrationsstrategien für die variantenreiche Produktion in Industrie 4.0 in multiadaptiven Fabriken unter realistischen Bedingungen entwickelt und getestet werden. Das Spektrum reicht dabei von Montagelinien für hydraulische Steuerungskomponenten über elektrische Küchengeräte bis hin zu Sondermotoren für Fahrzeuge.“

Wie lässt sich der Industrie 4.0-Lösungsansatz beschreiben?

IT-Systeme bilden den Innovationsmotor für den evolutionären Prozess hin zu einer Industrie 4.0. Durch ihre integrierte Vereinigung mit der Produktionstechnik entstehen cyber-physische Produktionssysteme (CPPS), die Produktionsunternehmen ertüchtigen, damit sie als zukünftige „Smart Factories“ insbesondere bei schwankenden Märkten, individuellen Kundenanforderungen und hoher Variantenanzahl die Produktion von kleinen Losgrößen in Echtzeit, maximaler Qualität aber dennoch niedrigen Kosten beherrschen können.

Was konnte erreicht werden?

Auf einer mehrteiligen Industrie 4.0-Produktionslinie wird exemplarisch eine Steuerungskomponente für den Transport eines Werkstückträgers gefertigt. Dabei werden in einer Vielzahl unterschiedlicher industrieller Anwendungsfälle Werker, Anlagenbetreuer und Teamleiter durch spezifische Assistenzsysteme und IT-Werkzeuge bei konkreten Aufgaben wie Montageplanung, integrierte dynamische Feinplanung des Produktionsablaufs, Mitarbeiterdisposition, Störungsmanagement, Qualitätssicherung und Arbeitsplatzanpassung unterstützt. Zu den Betriebsmitteln, deren flexiblen Einsatz SmartF-IT bei der Planung berücksichtigt, gehört auch der automatische Produktionsassistent APAS, ein Leichtbauroboter von Bosch.

Mit welchen Maßnahmen wurde die Lösung erreicht?

SmartF-IT untersucht zwei typische Anwendungsbereiche neuer Technologien: Die Migration einer bestehenden Produktion und die Neuplanung bzw. den anschließenden Betrieb einer Produktionslinie. Drei Szenarien aus der industriellen Praxis validieren in hybriden wandlungsfähigen Arbeitsumgebungen eines CPPS die entwickelten Methoden zur Etablierung kontrollierbarer Multiadaptivität. Die enge Zusammenarbeit von Vertretern aus Wirtschaft und Wissenschaft gewährleistet, dass die angestrebten Ergebnisse und Lösungen sowohl den unmittelbaren industriellen Bedarf treffen, als auch dass generische Modelle, Methoden und Werkzeuge entstehen, die über den Einzelfall hinaus in der Branche eingesetzt und verwertet werden können, indem sie z.B. auch in die nationale „Plattform Industrie 4.0“ eingebracht werden.

Was können andere davon lernen?

Die kondensierten Best-Practice- Empfehlungen aus den adressierten integrativen Einsatzsituationen von Migration und Neuplanung einerseits und mensch-zentrierter sowie cyber-physischer Systembetrachtung andererseits werden auch über das Projekt hinaus prägenden Einfluss auf die weitere Entwicklung cyber-physischer Produktionssysteme zur Komplexitätsbeherrschung einer neuen Familie multiadaptiver agiler Fabriken haben.