Als erstes Entwicklungsfeld für Industrie 4.0 haben Forscher des Fraunhofer IPA die „Digitalisierung der Wertschöpfung“ identifiziert. Eine echtzeitnahe Datenbasis sei die Voraussetzung für weitere Optimierungsmaßnahmen. Dieses Stadium veranschaulichen sie mit einer neuen Mixed-Reality-Lösung. Sämtliche Maschinen und Anlagen ihres Demonstrationsobjekts haben sie dazu an die Cloud-Plattform Virtual Fort Knox (VFK) angebunden. Ebenfalls damit vernetzt ist eine Hololens-Brille mit 3D-Raumerkennung. Der Träger erhält nun die echtzeitnahen Maschinendaten auf einem virtuellen Dashboard angezeigt.
Mehr Effizienz beim Werkzeugmanagement
Des Weiteren zeigt das Fraunhofer IPA einen „Cyberschrank“. Die Anwendung sieht aus wie ein herkömmlicher Werkzeugschrank, ist aber mit der Anbindung an VFK über den Manufacturing Service Bus (MSB) mit allen anderen Maschinen vernetzt. Über Endgeräte wie Tablets, Smartphones oder Computer kann sich der Nutzer jetzt anzeigen lassen, wie die Werkzeuge und Materialien verplant sind. „Aufträge können so besser organisiert werden, und der Mitarbeiter muss nicht jedes Mal hinlaufen und nachschauen“, weiß Petra Foith-Förster, die das Applikationszentrum leitet.
Im zweiten Entwicklungsfeld „Das personalisierte Produkt“ zeigt das Fraunhofer IPA, wie Kundendaten echtzeitnah erhoben und in den Produktionsprozess integriert werden können. Verdeutlicht wird dies am Beispiel einer Brille, die mit 3D-Druck hergestellt wird. Dafür scannt die Anwendung „Iris Scan“ das Gesicht eines Freiwilligen. Über die dazugehörige App kann dieser persönliche Vorlieben wie Muster, Farbe und Schriftzüge eingeben. Die Daten werden anschließend an den 3D-Drucker „3D-Fab“ übermittelt, dieser legt sofort los und stellt die Brille her. Ein Modul zur Inline-Qualitätsüberwachung prüft den Vorgang und meldet, wenn Abweichungen entstehen. Im Hintergrund laufen Analytics Apps, die Rückschlüsse für die weitere Produktion ziehen.
Adaptiver Arbeitsplatz
Im dritten Entwicklungsfeld, „Der Mensch als Dirigent der Produktion“, geht es darum, wie Industrie-4.0-Anwendungen Mitarbeiter bestmöglich in ihrem Arbeitsumfeld unterstützen. Hierzu gehört auch die ergonomische Optimierung des Arbeitsumfelds – mit Hilfe eines höhenverstellbaren Arbeitsbereiches, einem damit verknüpften Montageassistenzsystem und einer integrierten 3D-Kamera, die die Maße des jeweiligen Mitarbeiters einscannt und an den MSB weiterleitet. Eine neue Zusatzfunktion im Montageassistenzsystem ist das Bio-Licht: Je nach Tageszeit, Stressbelastung oder Montageaufgabe wird die Lichtzufuhr automatisch reguliert. „Ein hoher Rotlichtanteil aktiviert, Blaulicht beruhigt hingegen“, erklärt Foith-Förster.
Autonome Produktion optimiert sich selbst
An vierter Stelle auf dem Weg zur Industrie 4.0 steht das Entwicklungsfeld „die autonome Produktion“. Ziel ist, das Fertigungssystem so intelligent zu vernetzen, dass es anhand von Produktions- und Qualitätsdaten automatisiert Muster erkennt und sich fortlaufend selbst optimiert. Die Forscher zeigen eine weiterentwickelte Variante ihrer „Smarten Systemoptimierung“. Das Werkzeug erkennt Fehler sowie deren Ursachen in verketteten Fertigungssystemen und zeigt die Fortpflanzung auf. Erfolgreich eingesetzt wurde das System zum Beispiel bei der Schott Schweiz AG für die Optimierung eines hochautomatisierten Fertigungssystems zur Herstellung von Spritzen. „Unser Team konnte ein neues Konzept für die Produktionslinie ableiten, das die Gesamtanlageneffektivität um etwa zehn Prozent für bestehende Anlagen erhöht“, bestätigt Foith-Förster.
