Flexible Produktionssysteme

Effiziente Automatisierung in hochindividuellen Produktionsumgebungen

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. Als Lösung verspricht die Industrie 4.0 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 neue 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. Dabei setzt das Fraunhofer IPT wissenschaftliche Ansätze aus den Bereichen Industrie 4.0 und IIoT in marktfähige Softwareprodukte um. Das reicht 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 adaptiv 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

  • Anforderungsanalysen und Konzepte für flexible Produktionssysteme
  • 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
  • Machbarkeitsstudien und Technologiedemonstratoren

Anwendungen

Messzellen und Prüf-
systeme

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

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.

Projekte

BMBF-Projekt freeMoVe

Entwicklung einer neuen Organisationsform für die wandlungsfähige, hochvariante Produktion für kleine Stückzahlen bis Losgröße 1. Grundlage ist die Ablösung starrer Abläufe durch freie Verkettung einschließlich dynamischer Steuerung und Informationsbereitstellung.

StemCellFactory

Die vollautomatisierte Anlage zur Kultivierung von Stammzellen ermöglicht als flexibles Produktionssystem die Bearbeitung von individuellem Spendermaterial. Die Prozess-Software des IPTs steuert dabei alle benötigten Geräte und reagiert adaptiv auf sich ändernde Systemzustände.

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.

Flexible Montagesysteme

Im Forschungsprojekt »AIMFREE« werden neue Methoden der Planung und Steuerung von agilen, frei verketteten Montagesystemem erforscht.

Veröffentlichungen

Digitaler Zwilling

(Göppert et al., 2021): Pipeline for ontology-based modeling and automated deployment of digital twins for planning and control of manufacturing systems, Fraunhofer IPT, 2021.

Steuerung

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

Smarte Steuerung

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

Produktionsleitsysteme

(Jung et al., 2019): Herausforderungen und Potenziale der Industrie 4.0 für flexible Produktionsleitsysteme, Fraunhofer IPT, 2019.

Montage

(Schmitt et al., 2019): Projektatlas Kompetenz Montage kollaborativ und wandlungsfähig, Fraunhofer IPT, 2019.

Control Software

(Jung et al., 2018): Highly modular and generic control software for adaptive cell processing on automated production platforms, Fraunhofer IPT, 2018.