Vernetzte, adaptive Produktion im Smart Manufacturing Network

Alle sprechen von der Industrie 4.0 – welche Sicht hat das Fraunhofer IPT darauf?

Produzierende Unternehmen leben heute praktisch in zwei Welten: in einer realen, in der Bauteile, Werkzeuge und Maschinen existieren und – getrennt davon – in einer virtuellen Welt, in der Prozess- und Bauteildaten gespeichert sind. Diese Kluft zwischen Realdaten und der digitalen Welt wollen wir mit dem Wandel zur Industrie 4.0 verschwinden lassen. Durch neue modellbasierte Analysemethoden, eine aktive und adaptive automatisierte Prozesssteuerung, die in der Lage ist selbst aus den Daten vergangener, ähnlicher Prozesse zu lernen, soll es gelingen, Einzelprozesse und Prozessketten viel flexibler und produktiver als bisher zu steuern. Die meisten Unternehmen sehen, was hier alles möglich sein kann, stehen aber selbst noch am Anfang der Entwicklung.

Was macht das Fraunhofer IPT, um dieses Ziel zu erreichen?

Zu diesem Zweck haben wir gemeinsam mit den beiden weiteren Aachener Fraunhofer-Instituten das Leistungszentrum »Vernetzte, adaptive Produktion« gestartet, gefördert durch das Land Nordrhein-Westfalen und mit intensiver Unterstützung aus der Industrie. Dort wollen wir, zunächst anhand von insgesamt sechs Pilotlinien, eine offene Forschungsplattform schaffen, in der wir gemeinsam mit IT-Experten und Anlagenherstellern neue Konzepte der digitalisierten Produktion erforschen und praxisnah erproben können. Dabei sind alle Instanzen des jeweiligen Fertigungssystems einer Pilotlinie im Sinne des »Smart Manufacturing Network« vollständig miteinander vernetzt und mit einer fraunhofereigenen Cloud-Lösung, dem »Virtual Fort Knox«, verbunden. Das Konzept ist so angelegt, dass wir es später auch auf weitere Branchen, Unternehmen und Prozessketten übertragen können.

Wie sollen die reale und die virtuelle Welt zusammenwachsen?

Im Leistungszentrum verfügen wir über die idealen Voraussetzungen, für ganz unterschiedliche Anwendungsfälle nahezu vollständige, virtuelle Abbilder von Prozess- und Bearbeitungszuständen, sogenannte »Digitale Zwillinge«, entlang der Herstellungsketten zu erzeugen. Der Anwender kann durch Assistenzsysteme nicht nur Steuerungs- und Produktionsdaten abfragen, sondern diese mithilfe von Technologie-Apps auch zur schnellen Analyse und Optimierung von Prozessen weiterverwenden. Alle beteiligten Entitäten kommunizieren innerhalb dieses »Internet of Production«, in dem Daten weltweit verfügbar gemacht werden können. Neue Methoden der Datenanalyse schaffen die Voraussetzungen, bisher nicht bekannte Zusammenhänge zwischen Maschinen, Produktionssystemen, Datenbanken und Simulationssystemen aufzudecken und nutzbar zu machen. Damit ebnen wir auch den Weg für neue Algorithmen, die die Produktion im Sinne eines »Machine Learning« selbständig anpassen können.