Wandlungsfähige Produktionssysteme und flexible Prozessketten

Für eine große Variantenvielfalt bis hin zur vollständigen Individualisierung von Produkten erweisen sich herkömmliche Produktionssysteme oft als zu unflexibel. Wechselnde Qualitätsanforderungen, aber auch stark individualisierte Produkte verlangen der Prozessführung viel ab. Gefordert ist eine flexible und anpassungsfähige Steuerung automatisierter Prozesse und Prozessabfolgen in komplexen und hochindividuellen Produktionsumgebungen.

Gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung entwickelt das Fraunhofer IPT Konzepte und Softwarelösungen zur flexiblen Vernetzung und Steuerung solcher Produktionssysteme: Starre Prozessketten werden durch frei verkettete Prozesse abgelöst, sodass wandlungsfähige Produktionssysteme vom Shopfloor bis in die Unternehmensebene entstehen.

Dafür setzt das Fraunhofer IPT wissenschaftliche Ansätze der Industrie 4.0 und des IIoT in marktfähige Softwareprodukte um – von einer serviceorientierten Maschinenanbindung durch Kommunikationsstandards (z.B. I4.0-Verwaltungsschale, OPC-UA und MQTT) zur Steuerung und Datenintegration bis hin zur Integration von künstlicher Intelligenz für die effiziente Produktionssteuerung (z.B. Scheduling, Prozessparameteroptimierung oder Entscheidungsunterstützung).

Der hohe Vernetzungsgrad der einzelnen Anlagen und Geräte, die durchgehende Datenerfassung sowie die nahtlose Integration der Messtechnik in die Prozesssteuerung machen die neu entstandene Komplexität in der automatisierten Produktion individuell und flexibel beherrschbar. Das schafft eine Grundlage für Systeme, die in der Lage sind, sich eigenständig anzupassen und zu optimieren. Auch Nachhaltigkeit und IT-Sicherheit spielen bei der Konzept- und Softwareentwicklung eine wichtige Rolle.

Damit auch Sie Ihre Produktionsprozesse flexibel gestalten können, bieten wir Ihnen mit »COPE« eine adaptive Steuerungssoftware zur effizienten Automatisierung Ihrer Produktionsumgebung: COPE steuert alle Abläufe und überwacht Anlagen, Geräte und Materialeinsatz. Die Ressourcen verwaltet ein anpassbarer Scheduling-Algorithmus. Auf Veränderungen der Qualitätsparameter reagiert die Software flexibel und passt Prozessabläufe unverzüglich an die neuen Gegebenheiten an. Darüber hinaus verfügt die Software über verschiedene Logging-Funktionen, die die Datendurchgängigkeit auf Prozess- und Geräteebene sicherstellen. Eine anwenderfreundliche Bedienoberfläche zeigt dem Benutzer alle relevanten Funktionen und Daten und unterstützt bei der Auswertung.

Unser Leistungsangebot

  • Analyse der Prozesse und IT-Lösungen zur Produktionsplanung und -steuerung im Unternehmen
  • Identifikation von Anforderungen an zukünftige Prozesse und flexible Produktionssysteme
  • Ableitung von Planungs- und Steuerungsstrategien sowie erforderlicher Softwareunterstützung
  • Konfiguration Ihres individuellen COPE-Systems
  • Auslegung adaptiver Steuerungen für Prozesse und Prozessketten
  • Entwicklung von Software für die Auswertung, Darstellung und Dokumentation von Produktions-, Mess- und Prüfergebnissen sowie Durchführung von Simulationen
  • Machbarkeitsstudien und Technologiedemonstratoren

Anwendungen

Produktionssysteme und -anlagen

Die kundenindividuelle Produktion in vollautomatisierten Produktionsanlagen liefert ein Beispiel dafür, wie mit vernetzten, adaptiven Systemen selbst hochindividuelle Produktionsprozesse flexibel und effizient gestaltet werden können.

Messzellen und Prüf-
systeme

Durch Verwendung flexibler Lösungen zur Vernetzung und Steuerung lassen sich variantenreiche Prüfabläufe kostengünstig automatisieren.

Projektbeispiele

Öffentlich geförderte Projekte ermöglichen es uns, neue technologische Wege zu gehen. Mit dieser Auswahl unserer Projekte gewinnen Sie einen Eindruck davon, in welche Richtung wir unterwegs sind.

Kleine Stückzahlen bis Losgröße 1

Im Projekt »freeMoVe« haben wir eine wandlungsfähige, hochvariante Montageorganisation für kleine Stückzahlen bis Losgröße 1 ermöglicht.  

 

Automatisierte Zellproduktion

Die vollautomatisierte »StemCellFactory III« ermöglicht als flexibles Produktionssystem die Bearbeitung individueller iPS-Zellen. Die Software steuert alle Geräte und reagiert flexibel auf wechselnde Systemzustände.

 

Agile Montage für die Automobilindustrie

Das Forschungsprojekt AIMFREE zielt auf die Parallelisierung von Arbeitsstationen sowie die Umsetzung von Wandlungsfähigkeit und Flexibilität in der automobilen Endmontage ab.

Pflanzenmesszelle

Die Messzelle führt automatisierte Geometriemessungen von Pflanzen durch. Dabei kommen Sensoren zum Einsatz, welche von der Kinematik der Messzelle geführt werden. Eine flexible Prozesssteuerung und Vernetzung ermöglicht hier die Erstellung individueller Behandlungsabläufe und eine durchgängige Datenverwaltung.

Assistenzsysteme und Smart Devices

Im Projekt »reQenrol« entsteht ein Assistenzsystem, das eine kompetenzgerechte Personaleinsatzplanung und Schulung zur Mitarbeiterbefähigung in der Produktion ermöglicht.

Energieorientierte Produktionssteuerung

Im Forschungsprojekt »eMES« entwickelten wir den Software-Prototypen eines energieorientierten Systems zur Produktions- und Maschinensteuerung und -überwachung.

Prädiktive Analyse für die Einzelfertigung

Das Forschungsprojekt »PARSyP« befasste sich mit der prädiktiven Analyse von Produktionsdaten mit dem Ziel, planerische Sicherheit in der Einzelfertigung zu gewinnen.

Veröffentlichungen

Digitaler Zwilling

Göppert et al.: Pipeline for ontology-based modeling and automated deployment of digital twins for planning and control of manufacturing systems. Journal of Intelligent Manufacturing, 2021.

Steuerung

Rachner et al.: Digitale Lösungen zur Steuerung frei verketteter Montagesysteme. Realisierung von flexiblen Routen im Kontext Industrie 4.0. Industrie 4.0 Management, 2020.

Smarte Steuerung

Hort et al.: Smarte Steuerung flexibler Produktionssysteme. Ein service-orientierter Ansatz zur Automatisierung adaptiver, individueller Prozesse. wt Werkstattstechnik online, 2020.

Produktionsleitsysteme

Jung et al.: Herausforderungen und Potenziale der Industrie 4.0 für flexible Produktionsleitsysteme. Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 2019.

Montage

Schmitt et al.: Projektatlas Kompetenz Montage kollaborativ und wandlungsfähig. RWTH Aachen University, 2019.

Control Software

Jung et al.: Highly modular and generic control software for adaptive cell processing on automated production platforms. Conference on Manufacturing Systems (CMS), 2018.