Die SmartFactoryKL hat es sich zur Aufgabe gemacht, der intelligenten Fabrik von morgen den Weg zu bereiten.

Die für die Umsetzung einer Smart Factory notwendigen Technologien sind in der Konsumentenelektronik bereits verfügbar – ihre Überführung in die Industrie ist der nächste logische Schritt. Hier kommen moderne Informations- und Kommunikations-Technologien, zum Beispiel Wireless Sensor Networks, semantische Produktgedächtnisse, mobile Interaktion oder allgegenwärtiger Webzugang, zum Einsatz. Sie ermöglichen die Verschmelzung von Produktionstechnologie mit Informationstechnologie.

Mithilfe der allgegenwärtigen Internet-Technologien können wir die Elemente einer Produktion in ein flexibles, selbst organisierendes Netzwerk von Aktoren, Sensoren und ganzen Modulen einbinden. Paradigmen wie Ubiquitous Computing oder Internet of Things folgend, entwickeln sich moderne Fabriken zu intelligenten Umgebungen, in denen der Bruch zwischen der realen und der digitalen Welt immer kleiner wird.Aus dem Internet of Things im alltäglichen Umfeld entwickelt sich die Vision der Factory of Things für das Fabrikumfeld – die Geburt der Smart Factory.

Als herstellerunabhängige Technologieplattform realisieren wir mit unseren Partnern innovative Fabriksysteme nach der Idee von Industrie 4.0 und setzen diese in der Praxis um.

Die SmartFactoryKL zeigt mit der weltweit ersten herstellerübergreifenden Industrie 4.0-Produktionsanlage, wie hochgradig wandlungsfähige Fertigung bis hin zu Losgröße 1 effizient realisiert wird – egal, ob in einer vorhandenen Produktion oder im Greenfield. Einheitliche Standards an den Schnittstellen ermöglichen eine herstellerübergreifende Anbindung von Produktionsanlagen, Logistiksystemen, Versorgungsinfrastruktur und IT-Systemen. Die Anforderungen nach individuellen Produkten, kürzeren Innovationszyklen und effizienter Herstellung vor Ort, die heute schon an die Produktion gestellt werden, können somit erfüllt werden.

Auf der Anlage wird ein beispielhaftes Produkt gefertigt: ein kundenspezifisch individualisierbares Visitenkartenetui, bei dem Deckelfarbe, Lasergravur und Inlay variabel vom Kunden online bestellbar sind. Das Produkt trägt über einen RFID-Tag dabei alle Informationen mit sich und weist die Produktionsmodule in jedem Herstellungsschritt an.

Der Produktionsprozess erfolgt, je nach Aufbau und Verfügbarkeit der Anlagenmodule, auf unterschiedliche Weisen. Ein flexibles Transportsystem kann dabei unterschiedliche Produktionslinien und manuelle Montagestationen dynamisch verbinden.

Der aktuelle Stand: ortsübergreifende Produktion


Der Visitenkartenhalter mit RFID Tag


Voraussetzung

Herstellerübergreifende Standards

Herstellerübergreifende Standards ermöglichen eine flexible Anlagenerweiterung. Hierzu gehören die RFID-Tag-Beschreibung, durch die die Datenstruktur und -codierung des Produktgedächtnisses festgelegt ist, die einheitliche OPC UA Kommunikation sowie die Normung der Hardware, durch die die Docking Station und die Module eine standardisierte mechanische Grundfunktion besitzen. Herstellerspezifische IT-Systeme lassen sich über die einheitlichen Standards einfach in die Produktion einbinden.



Eine Anlage, die Geschichte schreibt

Die Ideen für die Weiterentwicklung der Industrie 4.0-Produktionsanlage sind regelmäßig in den Arbeitsgruppen der SmartFactoryKL entstanden. Das ist unser Erfolgsrezept: „Fortschritt im Netzwerk“.




2014 haben wir unser Konzept einer vollständig modularen Industrie 4.0-Produktionsanlage erstmals umgesetzt. Auf der Hannover Messe haben wir somit die erste weltweite herstellerübergreifende Produktionsanlage präsentiert. 2014 bestand sie aus fünf Modulen und wurde gemeinsam mit 10 Partnern in der ersten Version realisiert.



2015 präsentierte ein Konsortium aus bereits 16 SmartFactoryKL-Partnern die erweiterte, modulare Industrie 4.0-Anlage auf der Hannover Messe unter dem Motto „Fortschritt im Netzwerk“. Die Anlage wurde auf sieben Module erweitert; gleichzeitig war die Modularisierung nicht mehr nur auf eine Dimension, also eine Produktionslinie, beschränkt, sondern wurde auf zwei Dimensionen, also in alle Richtungen, erweitert. Ferner kam eine manuelle Montagestation, der „Handarbeitsplatz“, dazu. Dadurch gelang es, das wichtige Thema „Arbeit der Zukunft“ in die Demonstration zu integrieren und die Entwicklung der Interaktion zwischen Mensch und Maschinen vorzustellen.



2016 unterstrich die Anlage, dass zentrale Fragestellungen rund um die Fabrik von Morgen bereits realisiert wurden: Plug&Produce, Predictive Maintenance, skalierbare Automatisierung, ausfallfreie Wartung und Unterstützung des Werkers. Dank der strikten Modularisierung ergaben sich für die IT-Systempartner neue Potenziale wie z. B. das Thema „Predictive Maintenance“. So gelang es, die IT-Partner stärker in die Weiterentwicklung der Anlage zu integrieren. Aus der Zusammenarbeit der Partner sind inzwischen marktreife Technologien und erste Produkte entstanden. Das Konsortium bestand aus 18 Unternehmen.



2017 präsentierte sich die Industrie 4.0-Anlage erstmals in einem komplett neuen Layout: aufgeteilt in zwei Fertigungsinseln sowie dem frei stehenden Handarbeitsplatz. Verbunden sind die Inseln über ein flexibles Transportsystem, das die zu fertigenden Produkte von Station zu Station verteilt. Durch diesen Schritt wurde gezeigt, dass der Ansatz der SmartFactoryKL nicht nur für eine Fertigungslinie gilt, sondern für mehrere Linien – oder durch die entkoppelte Logistik auch mehrere Standorte übertragen werden kann. 18 Partner beteiligen sich erneut am Konsortium.



2018 beschäftigte sich die SmartFactoryKL und 19 Konsortial-Partner damit, wie bestehende Produktionsanlagen digitalisiert werden können. Die Antwort darauf lautet: durch Nachrüsten mit Edge Devices. In der Industrie 4.0-Anlage kommen verschiedene Edge Devices der Partnerunternehmen zum Einsatz. Sie sammeln Daten der Produktionsmaschinen, die sie mittels standardisiertem Kommunikationsprotokoll OPC UA an eine Cloud-Plattform weiterleiten. Durch die intelligente Datenanalyse können Rückschlüsse auf den Zustand der Anlage gezogen werden. Um die Modularität der Anlage zu demonstrieren, wurde der Fertigungsprozess auf vier Linien geteilt: drei automatisierte Produktionslinien sowie die manuelle Montagestation. Das flexible Transportsystem verbindet alle Linien miteinander. Dieses wurde mit 5G-Technologie zur optischen Qualitätskontrolle ausgestattet und in das erweiterte modulare Safety-Konzept eingebunden. Darüber hinaus wurde Augmented Reality mit Hilfe einer intelligenten Datenbrille eingesetzt, um die Produktionsmitarbeiter zu unterstützen.



2019 steht unter dem Motto „Einsatz von Künstlicher Intelligenz in der Produktion – Unterstützung für den Menschen“. So zeigt die Anlage unterschiedliche Use Cases rund um Themen wie Anomalie-Detektion, Zustandsüberwachung oder vorausschauende Wartung. Ein weiterer wesentlicher Baustein von flexiblen Produktionsanlagen ist eine zukunftsfähige und leistungsstarke Infrastruktur. Um den gewachsenen Anforderungen gerecht zu werden, wurde die SmartFactoryKL mit neuen Infrastrukturknoten ausgestattet. Diese Knoten sind skalierbar und können jeweils mehrere Produktionsmodule versorgen. Zusätzlich sind sie mit Technologien wie TSN (Time-Sensitive Networking) und Edge Computing ausgestattet, um datengetriebene Anwendungen zu ermöglichen. Das Messe-Konsortium bestand aus 15 Partnerunternehmen.

partner 2019