Seit der Beschreibung der Idee Industrie 4.0 im Jahr 2011 hat sich viel verändert. Technologische Weiterentwicklungen bei den Methoden der Künstlichen Intelligenz, Cloudsystemen oder Rechnerleistungen machten eine Neubetrachtung von Industrie 4.0 (I40) notwendig.
2019 veröffentlichten wir unser Industrie 4.0-Update und nannten es Production Level 4. Bei der Namenswahl weist die Zahl 4 auf den Kontext hin: Industrie 4.0, das Level der Autonomie: 4 (der Mensch kann noch eingreifen) und die 4. Industrielle Revolution.
Die Details unserer Vision haben wir in einem PL4-Whitepaper beschrieben.
Production Level 4 (PL4) beschreibt als dynamische Vision die Produktion der Zukunft.
Darin sehen wir eine Auflösung der starren Produktionslinien und Zulieferer, hin zu dynamischen Lieferketten.
Dabei spielen Datenräume eine zentrale Rolle, die als Plattform dienen, worin Services von Maschinen oder Software angeboten werden. Diese Services können gemietet werden, wobei die Selbstbeschreibung der Services noch Informationen wie Kosten, CO2-Verbrauch, Energieeffizienz, Liefergeschwindigkeit etc. enthalten. So kann bspw. ein Produkt besonders energieeffizient hergestellt werden, indem nur besonders stromsparende Services ausgewählt werden.
In unserer Vision entstehen einmalige Fertigungsarchitekturen für Produkte, die selbstorganisiert ihre eigene Herstellung umsetzen.
Die Details unserer Vision haben wir in einem PL4-Whitepaper beschrieben.
In Kaiserslautern begannen wir 2021 mit dem ersten Schritt einer Shared Production an drei Standorten und vier Produktionsinseln. Wir nennen es Production Level 4-Ökosystem. Dort fertigen wir einen individuell konfigurierbaren Modell-LKW.
Das Production Level 4-Ökosystem zeigt, wie in unabhängigen Produktionsinseln an verschiedenen Standorten produziert werden kann, ohne das die Hersteller eine Rolle spielen. In dem Netzwerk existieren lediglich Skills (Maschinenfertigkeiten), die zur Produktion in Anspruch genommen werden. Diese könnten jederzeit ausgetauscht und ersetzt werden. Dabei spielt der Ort ebenfalls keine Rolle. Ziel ist eine extrem flexible Produktionsarchitektur, die für jedes Produkt individuell zusammengestellt werden kann. Dabei können zukünftig Kriterien wie Energieverbrauch, Geschwindigkeit, Ressourceneffizienz oder Genauigkeit der Maschinen eine entscheidende Rolle spielen.
Im Labor des Forschungsbereiches Innovative Fabriksysteme des DFKI steht die Produktionsinsel_KUBA mit dem Transportsystem Acopostrak. Angedockt sind verschiedene Module zum Ein- und Ausschleusen der LKW-Teile, zur Qualitätskontrolle und ein Handarbeitsplatz. Kommuniziert wird teilweise mit 5G.
Hier ist außerdem eine herausfordernde Zusatzaufgabe formuliert, die im Rahmen des Forschungsprojektes DIMOFAC umgesetzt wird, ein modulares Modul. Dieses soll über mehrere Maschinenfähigkeiten (Skills) verfügen: 3D-Druck, Recycling von Fehldrucken und überflüssigem Material, sowie Montage und Demontage. Der 3D-Drucker soll bspw. Sonderwünsche von Anhängeraufbauten für den LKW umsetzen. Mehrere Skills in einem Modul erhöhen die Flexibilität dieser Produktionsinsel erheblich
Im 500m entfernten Labor am Lehrstuhl Werkzeugmaschinen und Steuerungen (WSKL) der Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau arbeitet _MILOS skillbasiert. Im Zentrum steht ein Roboter, der in der Rolle einer Auftragsfertigung, die Anhängeraufbauten fräst oder bohrt.
In Zukunft handeln Skills als autonome Softwareagenten (Multiagentensystem) und stimmen sich untereinander darüber ab, wer das Produkt anhand der Kundenanforderungen optimal fertigen kann.
Die Shared Production soll einmal die Vision von Production Level 4 darstellen, in der sich auf einem Online-Marktplatz (wie bspw. Gaia-X) Maschinenfähigkeiten (Skills) individuell zusammengestellt werden können.
Unser Film gibt einen ganz guten Überblick über die Shared Production am Standort Kaiserslautern.
2020 stellten wir diesen Demonstrator erstmals vor. Er ist der erste Schritt zur technischen Umsetzung unserer Vision Production Level 4. Er produziert einen frei konfigurierbaren USB-Stick in Noppensteinform, der mit Daten nach Wunsch betankt werden kann. Das Produkt steht stellvertretend für irgendein denkbares Produkt, unser Fokus liegt auf der Produktion selbst, nicht auf dem Produkt.