Digitalisierung und Vernetzung

Die Vernetzung von Maschinen und Anlagen zur Digitalisierung von Produktionsprozessen erfordert ein vielschichtiges Technologieverständnis, denn viele Systeme geben ihre Daten von Haus aus nur widerwillig preis. Mario Pothen ist Leiter des Kompetenzfelds Digitalisierung und Vernetzung am Fraunhofer IPT und erklärt, wie die neue Testumgebung des Instituts dazu beitragen kann, die Blackbox der Produktionsumgebung zu öffnen und damit längst vorhandene Datenschätze zu heben.

Wie hilft Transparenz über Produktionsdaten dabei, Prozessketten zu verbessern?

Das Fraunhofer IPT befasst sich schon seit vielen Jahren mit dem Thema der Datendurchgängigkeit in Fertigungsprozessketten. Heute ermöglicht uns dieses umfassende Technologieverständnis, ein nahezu vollständiges virtuelles Abbild von Prozess- und Bearbeitungszuständen im Sinne eines Digitalen Zwillings zu erzeugen. Unser »Smart Manufacturing Network« bildet die Fertigungsprozesse dazu in einer serviceorientierten Softwarearchitektur ab, in der sämtliche verbundenen Maschinen, Produktions- und Simulationssysteme sowie Datenbanken miteinander kommunizieren und ihre Daten und Dienste in einer Cloud bereitstellen. So können all diese Systeme auf den Digitalen Zwilling zugreifen. Fertigungsprozesse und Prozessketten lassen sich so schneller und kostengünstiger planen, konfigurieren, ausführen, überwachen und optimieren.

Wie sieht es dabei mit der Sicherheit der Daten aus?

Hier setzen wir vor allem auf das »Virtual Fort Knox«, ein von Fraunhofer entwickeltes, herstellerunabhängiges und sicheres Cloud-System, speziell für Industrie-4.0-Anwendungen der Produktion, dessen Server am Fraunhofer IPT in Aachen stehen. Gemeinsam mit den Mitgliedern des Fraunhofer-Verbunds Produktion haben wir das System als Plattform für einen sicheren Datenaustausch – im Sinne von Safety als auch Security – ausgewählt und erarbeiten nun Datenarchitekturen, Analysewerkzeuge und konkrete technologische Softwarelösungen zur Digitalisierung und Optimierung angebundener Produktionssysteme. Im Rahmen des Leistungszentrums sind wir aber natürlich auch offen für Systeme anderer Anbieter, die mit uns Anwendungen für die Produktion entwickeln und erproben wollen.   

Wie könnte ein konkreter Anwendungsfall für die vernetzte, adaptive Produktion mit diesen Systemen aussehen?

Nehmen wir ein Beispiel aus der Bauteilfertigung, etwa für den Werkzeugbau: In der Prozessplanung definieren wir zunächst Anforderungen an das Bauteil und die Produktion wie Oberflächenqualität, Geometrieeigenschaften und Priorität. Dabei stehen jedoch die individuellen Prozesse und Maschinen noch nicht fest. Durch den Abgleich von Messdaten des Rohteils mit den Anforderungen schlägt die Software je nach Verfügbarkeit der Maschinen eine Fertigungsprozesskette vor. So profitieren wir von einer enormen Flexibilität in der Prozesskette und gleichzeitig einer durchgängigen Dokumentation aller Einstellungen und Ergebnisse. Indem wir Tablets und Datenbrillen anbinden, erhält der Anwender außerdem Informationen und Entscheidungshilfen für Situationen, in denen eine automatisierte Fortführung der Prozesskette nicht möglich ist.

Mario Pothen
© Fraunhofer IPT