Vernetzte, adaptive Produktion

Die Arbeiten im Fraunhofer-Leistungszentrum »Vernetzte, adaptive Produktion« schreiten voran und legen damit den Grundstein dafür, dass Digitalierung und Vernetzung auf dem Shopfloor ankommen. Professor Thomas Bergs, Direktoriumsmitglied des Fraunhofer IPT und Inhaber des Lehrstuhls für Technologie der Fertigungsverfahren am Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen, berichtet, wie Datenerhebung, -analyse und -austausch dazu führen, Fertigungsprozesse und -prozessketten genauer vorherzusagen, präziser einzuhalten und gründlicher zu dokumentieren.

Welchen Beitrag leisten Digitalisierung und Vernetzung für die Produktion?

Digitale Assistenten und Technology-Apps in einer vernetzten, adaptiven Produktion unterstützen Mitarbeiter dabei, die Daten im Auge zu behalten, Prozessbedingungen zu kontrollieren und ihre Kompetenzen noch wirkungsvoller einzusetzen. Modellbasierte Simulationen können wichtige Informationen für die prädiktive Prozess- und Produktplanung bereitstellen und sogar kritische Situationen im Fertigungsprozess vorhersagen. Der Abgleich von Realdaten mit der Simulation hilft dem Prozessplaner, die Qualität und Leistungsfähigkeit des Endprodukts schon vor dem ersten real gefertigten Bauteil zu optimieren und früh auf wechselnde Produktanforderungen der Unikat- oder Kleinserienfertigung einzugehen.

Was können Unternehmen mit all diesen Daten anfangen?

Gerade bei der Qualitätssicherung komplexer Bauteile ist es unerlässlich, alle Daten zu erheben, die die Entwicklung von Änderungen des Zustands entlang der Prozesskette dokumentieren. Maschinenintegrierte Sensorik, drahtlos über 5G-Mobilfunkverbindungen an die Analysetools in der Cloud angebunden, hilft dabei, wertvolle Informationen zu gewinnen. Die Daten werden im Digitalen Zwilling aufgezeichnet, der die Produktionshistorie in jedem folgenden Prozessschritt weiter mit Informationen anreichert. Diese Daten stehen dann, zeit- und ortsaufgelöst, für Big-Data-Analysen bereit und beschleunigen die Prozessentwicklung und -optimierung. Im Schadensfall läst sich im Prozess zurückverfolgen, wo und unter welchen Bedingungen ein Fehler entstanden ist.

Welches Angebot hat das Fraunhofer IPT für Unternehmen, die den Wandel zur Industrie 4.0 vollziehen wollen?

Viele Unternehmen fragen sich, was sie tun müssen, um auch in Zukunft im Wettbewerb zu bestehen. Eine pauschale Antwort kann es natürlich hier kaum geben, doch werden Fertigungsprozesse durch den Wandel zu einem »Internet of Production« agiler und wirtschaftlicher werden. Welche neuen Lösungsansätze der IT die jeweils richtigen sind, erarbeiten wir gemeinsam mit den Aachener Fraunhofer-Instituten ILT und IME sowie weiteren Experten aus Industrie und Forschung im Leistungszentrum »Vernetzte, adaptive Produktion«. Schwerpunkte in fünf exemplarischen Pilotlinien, vom Werkzeugbau über die Turbomaschinenfertigung bis zu biotechnologischen Prozessen, sind etwa die Prognosefähigkeit in adaptiven Prozessketten, der Digitale Zwilling und Big Data Analytics. Als technologische Basis nutzen wir unter anderem die Fraunhofer-Cloud »Virtual Fort Knox« ebenso wie die Möglichkeiten des Edge Computing in unserem Smart Manufacturing Network und die kabellose 5G-Datenübertragung. Unternehmen, die an diesen Entwicklungen mitwirken möchten, bieten wir an, in der neu gegründeten Community des »International Center for Networked, Adaptive Production« unsere Industrie-4.0-Testumgebung zu erproben.