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Forschung

Grundlage einer Industrie-4.0 Roadmap für produzierende Unternehmen des Mittelstandes in RLP

Problemstellung und Motivation

Mit dem Begriff Industrie 4.0 wird ein Umbruch in der Produktionstechnik postuliert, welcher durch die Anwendung von Internet-der-Dinge und Cyber-Physischer-Systeme in der Fabrikausrüstung ausgelöst wird. Damit diese revolutionäre Veränderung in eine industrietaugliche evolutionäre Technikentwicklung gelenkt werden kann, werden im Projekt statusbezogene, praxisnahe Migrationskonzepte erarbeitet.

Dabei werden als Zielgruppe vor allem kleinere und mittlere Unternehmen (KMUs) berücksichtigt, da sie meist nicht über die technologischen und organisatorischen Voraussetzungen zur Umsetzung hochinnovativer Konzepte wie große Unternehmen verfügen.

Ziel des Projektes

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von Grundlagen einer auf Fallbeispielen basierenden Roadmap für produzierende Unternehmen des Mittelstandes in Rheinland-Pfalz.

Lösungsansatz

Bewertungsrahmen für Industrie 4.0 in Rheinland-Pfalz

Entwicklung einer Bewertungsmetrik für den „Industrie 4.0 – Reifegrad“ produzierender Unternehmen. Ermittlung der Ausgangssituation, Bedarfsfelder und Potenziale der Industrie in Rheinland-Pfalz in Bezug auf Industrie 4.0-Technologien Fragebogenentwicklung zur systematischen Status- und Potentialanalyse in Prozessen der Produktion. Grundlagen zur Roadmapentwicklung Ableitung von statuserweiternden Migrationskonzepten für produzierende Unternehmen des Mittelstandes.

Technologiedemonstration

Die Technologiedemonstration umfasst die Entwicklung eines iterativ wachsenden Baukastens von Industrie 4.0 Bausteinen und Lösungsmustern. Technologische Migrationsstufen werden an Demonstratoren durch die schrittweise Einführung von Industrie 4.0 Bausteinen evaluiert.

Demonstrator: Skalierbare Automatisierung durch Industrie 4.0-Technologien

Der heutige Markt weckt im Kunden den Wunsch nach Produkten, die nicht nur individuell konfigurierbar, sondern auch kostengünstig und unmittelbar verfügbar sind. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird eine flexible und effiziente Produktion benötigt. Einen Lösungsweg bietet der Demonstrator „SkalA“ in Form einer skalierbaren Automatisierung.

Prozessbeschreibung und Besonderheiten

Der mobile Demonstrator kann je nach Bedarf und situationsabhängig in der Automatisierung skaliert werden. Grundlage dafür bildet der vollständig dezentral gesteuerte Fertigungsablauf, der durch Cyber-Physische Systeme ermöglicht wird. Für jeden Arbeitsschritt werden autark agierende Module verwendet, die miteinander kommunizieren und den Prozess steuern. Die Anlage kann durch ein Robotermodul über standardisierte Schnittstellen erweitert werden, um eine automatisierte Produktionskomponente hinzuzufügen. Bei manuellem Betrieb wird dem Werker durch projizierte Handlungsempfehlungen eine Unterstützung in seiner Arbeit geboten. Um die Flexibilität zu erhöhen, sind sowohl die Auftragssteuerung als auch die Wartung über mobile Endgeräte möglich.

Demonstrator: Dezentral gesteuerte Teilevereinzelung mit prozessintegrierter Qualitätskontrolle

In Fertigungsprozessen müssen Produktkomponenten taktgenau dem Fertigungsprozess zugeführt werden. Oft jedoch werden Komponenten ungeordnet und in großen Mengen aus räumlich entfernten Vorprozessen angeliefert, sodass der rechtzeitigen und sortenreinen Vereinzelung eine große Bedeutung zukommt. Konventionelle Verfahren sind jedoch nur wenig wandelbar. Dieser Demonstrator zeigt erstmalig die produktgesteuerte Umwandlung von Batchprozessen in einen „single piece flow“, als adaptive Zufuhr bzw. Schnittstelle für Folgeprozesse für eine Klasse unterschiedlicher Produkte.

Prozessbeschreibung und Besonderheiten

Bei Annäherung des Behälters an die Sequenzierstation werden die zur kundenindividuellen Abwicklung des Auftrages notwendigen Funktionen dezentral über das digitale Produktgedächtnis aktiviert. Eine in den Sequenzierungsprozess integrierte Sensorik überwacht die aktivierten Anlagenfunktionen. Am Ausgabepunkt stellt eine automatische Sichtkontrolle die auftragskonforme Lieferung qualitativ (Sortenreinheit) und quantitativ (als Anzahl) sicher.

Besonderheiten sind:

  • Dezentrale Prozesssteuerung über Cyber-Physische Systeme und digitalem Produktgedächtnis
  • Auftragseingabe und überwachung über mobile Endgeräte
  • Rollenspezifische Aufbereitung von Prozess- und Qualitätsdaten
  • Archivierung von Prozess- und Qualitätsdaten für die statistische Prozesskontrolle
SmartFactory Industrie 4.0 Anlage
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Downloads

Flyer „SkalA“ (PDF)

Skalierbare Automatisierung durch Industrie 4.0-Technologien, 4 Seiten

Ansprechpartner

img projekt

M. Sc. Dennis Kolberg

Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V.
Technische Realisierung des Demonstrators

Trippstadter Strasse 122

67663 Kaiserslautern

kolberg@smartfactory.de