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Welche Herausforderungen galt es zu lösen und welcher konkrete Nutzen ergab sich?
Eine der Herausforderungen bei der Umsetzung von Industrie 4.0 besteht in der Ad-hoc-Vernetzung der an der Produktion beteiligten, heterogenen Ressourcen und des (intelligenten) Produkts. Die Konzipierung von Systemstrukturen, die eine Plug&Produce-Funktionalität ermöglichen, stand im Fokus dieses Projekts. Zukünftige industrielle Produktionsanlagen, die auf den realisierten Prinzipien basieren, können wesentlich flexibler auf eine sich ändernde Nachfrage und neue Produkte reagieren.
Der Demonstrator veranschaulicht, bezogen auf die Industrie 4.0, die Anwendungsbereiche der resilienten Fabrik und des intelligenten Produkts. Die Produktionsstationen können variabel an dem Transportsystem angeordnet werden und integrieren sich selbstständig in den Produktionsablauf. Das Produkt wird als intelligentes Produkt durch einen eigenen Produktagenten gesteuert, der den Bauplan enthält und das Produkt selbstständig durch die Produktion steuert. Die Produktionsstationen können zudem während des Betriebs in ihrer Position verändert werden.
Prof. Dr.-Ing. Michael Weyrich, Institutsleiter: „Unser Industrie-4.0-Demonstrator zeigt, wie „Industrie-4.0-Komponenten“ mit zukunftsweisenden Methoden der Automatisierungstechnik in wandelbaren Fabriken organisiert werden können.“
Wie lässt sich der Industrie 4.0-Lösungsansatz beschreiben?
Mithilfe der in Forschung und Industrie bereits erprobten Technologie der Softwareagenten wurde eine flexible Steuerung für das Produktionssystem entwickelt. Die einzelnen Arbeitsstationen und auch die vom Kunden frei konfigurierbaren Produkte werden dabei von Agenten vertreten, die den Produktionsablauf dynamisch steuern. Die Arbeitsstationen können dabei an beliebiger Position an das Materialflusssystem angeschlossen werden, was die Anlage automatisch erkennt und die Produktion daraufhin anpasst.
Was konnte erreicht werden?
Die „Legoauto“-Produktionsanlage zeigt anhand des realisierten Demonstrators die informationstechnische Kopplung unterschiedlichster Industrie-4.0-Systeme und -Komponenten sowie Algorithmen zur Produktionsplanung und -steuerung von vernetzten Systemen der Produktionsautomatisierung. Durch den Einsatz von Softwareagenten wurde eine Plug&Play-Funktionalität für die einzelnen Arbeitsstationen realisiert, die an beliebiger Stelle angeschlossen und in die Produktionsumgebung integriert werden können. Die Fertigung eines vom Kunden definierten Produkts in „Losgröße 1“ ist dabei ermöglicht worden, die Konfiguration des Produkts erfolgt über eine Smartphone- bzw. Tablet-App. Über eine mittlerweile realisierte zweite Produktionsinsel können Aufträge über ein fahrerloses Transportsystem zwischen beiden Produktionsanlagen ausgetauscht und Kapazitäten so optimal genutzt werden.
Mit welchen Maßnahmen wurde die Lösung erreicht?
Der modulare Aufbau des Systems auf physikalischer Ebene wurde durch ein ebenso modulares Abbild in Form von Softwareagenten in der digitalen Welt ergänzt. Arbeitsstationen sowie deren Verfügbarkeit, Fähigkeiten und Kosten werden dabei durch jeweils einen Agenten vertreten. Auch jeder Produktionsauftrag des kundenindividuell gestalteten Produkts wird in der digitalen Welt durch einen Agenten repräsentiert. Die Software-Agenten steuern den Produktionsablauf und koordinieren die Fertigung des Produkts. Arbeitsstationen können dabei an beliebiger Position in den Produktionsverbund integriert werden. Sie melden sich zunächst in den „Gelben Seiten“ an und offerieren den Produktagenten ihre Dienste. Das intelligente Produkt identifiziert notwendige Arbeitsschritte zu seiner Fertigstellung und koordiniert den Produktionsablauf mit den geeigneten Arbeitsstationen.
…zeigt die Umsetzung der Vision der resilienten Fabrik und des intelligten Produkts anhand eines konkreten Modellprozesses
…demonstriert die informationstechnische Realisierung von Automatisierung von Industrie 4.0 und macht diese erlebbar. Insbesondere werden die Möglichkeiten der Technologie von Softwareagenten für die Rekonfiguration dargestellt
… zeigt neue Möglichkeiten des Produktionsmanagements mit „Track and Trace“ sowie dem Scheduling von „intelligenten“ Produkten auf.
