Nachhaltige Produktion & Digitalisierung
Unternehmen, die das Thema Digitalisierung und Nachhaltigkeit in ihre Produktionsabläufe einbringen möchten, sehen darin zunächst oft eine große Herausforderung. Was bedeutet dies konkret für den Betrieb, wie kann so eine neue Produktionsumgebung aussehen, was wird sich verbessern? Um dies zu veranschaulichen, hat ein Team der Hochschule Emden/Leer unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Agnes Pechmann ein Projekt gestartet, welches genau diese Transformation zeigt.
Ziel
In dem Projekt wird ein physisches Produktionsmodell dargestellt, welches über Informations- und Kommunikationstechnologien mit verschiedenen Managementsystemen (z.B. einem ERP System, Simulationen) verbunden ist. Es wird demonstriert,
- wie sich eine Produktion durch aktuelle Entwicklungen in der Digitalisierung verändert und
- wie diese Veränderungen genutzt werden können, um die Produktion - auch nach nachhaltigen Aspekten - besser operativ zu planen und zu steuern.
Einleitung
Die nachhaltige Entwicklung von Produkten und Prozessen (Stichwort: Nachhaltigkeit) spielt bei der operativen und strategischen Unternehmensplanung eine immer größer werdende Rolle. Die Digitalisierung der Produktion (Stichwort: Industrie 4.0 und Internet of things (IoT)) bietet auch für die Nachhaltigkeit in Unternehmen zahlreiche neue Möglichkeiten. Produktionsdaten können digitalen Diensten zur Verfügung gestellt werden, um die Produktion - auch nach nachhaltigen Aspekten - zu verbessern.
Diese Entwicklung wird anhand eines selbst erstellten, physischen Produktionsmodells aus Fischertechnik-Modulen dargestellt.
Beschreibung
Das Modell stellt eine Werkstattfertigung dar, das aus verschiedenen Fischertechnik-Modulen (Hochregallager, Bearbeitungszentren mit Transportbändern, Roboter mit pneumatischem und elektrischem Greifer, Optische Qualitätskontrolle) besteht. Es werden Aufträge mit der Losgröße 1 bearbeitet. Mit Hilfe von Messgeräten und digitalen Schnittstellen werden Produktionendaten digitalen Diensten zur Verfügung gestellt.
Die Transparenz des Systems (von Prozessebene bis Managementebene) wird durch die Kommunikation zwischen den einzelnen Elementen des Systems (z.B. den Fischertechnik-Modulen und den verschiedenen informationstragenden Ebenen) ermöglicht. Jedes Fischertechnik-Modul ist mit einem TXT Controller ausgestattet. Diese unterstützen keine Schnittstelle zur direkten Kommunikation mit einer Datenbank. (Als Datenbank wird eine Oracle(c) DB des ERP-Systems genutzt.) Alle TXT-Controller im Fischertechnik-Produktionssystem sind daher um jeweils einen Raspberry Pi (Mini-Computer) erweitert. Dies erlaubt die Kommunikation zwischen z.B. den einzelnen Bearbeitungszentren und dem ERP-System. Durch die Erweiterung jedes Moduls mit einem Rapsberry Pi wird u.a.
- eine dezentrale Steuerung und
- ein modularer Aufbau mit einer Plug & Play Funktion
des Produktionssystems ermöglicht.
Die einzelnen Bearbeitungszentren werden dabei in eine Service Architektur integriert, welche innerhalb des Projektes nach und nach durch Sensoren und Messgeräte zur Datenerfassung und Servicediensten, wie z.B. Simulationen erweitert wird.
Status
In Bearbeitung, Projektstart 2017
Beteiligte
Studentische Projekte und Abschlussarbeiten
Oliver Ennenga (IBS): Entwicklung und Umsetzung eines Demonstrators für Industrie 4.0 und nachhaltige Produktion (Bachelorarbeit SS2017)
Johannes Möller (Energieeffizienz) und Hendrik Klasen (Energieeffizienz): Planung eines Produktionssystems für ein Fischertechnikmodell (Hausarbeit für Vorlesung Nachhaltige Produktion WS17/18)
Manuel Grote (Industrial Informatics), Malte Rhauderwiek (Industrial Informatics) und Gayathiri Sivanesan (Maschinenbau): Umsetzung einer Industrie 4.0-konformen Schnittstellenimplementierung zur Vernetzung eines Produktionssystems mit einem ERP-System (Technisches Projekt SS18)
Studierende des 2. Semesters des Studiengangs Energieeffizienz: Aufbau eines physischen Demonstrators für Industrie 4.0 I(Vorlesung Projektmanagement SS18)
Ralf Holderbaum (Energieeffizienz): Konzept und Implementierung eines Energiemessystems (Hausarbeit für Vorlesung Nachhaltige Produktion SS18)
Professoren
Prof. Dr.-Ing. Agnes Pechmann
Wissenschaftliche Mitarbeiter
Maximilian Zarte (Abteilung Maschinenbau)
Jeffrey Wermann (Abteilung Elektrotechnik und Informatik)
Philipp Heeren (Abteilung Maschinenbau)
Studentische Hilfskräfte
Nikolas Künkel (IBS)
Malte Rhauderwiek (Industrial Informatics)
Ergebnisse
Erste Ergebnisse zeigen, dass durch ein Upgrade der Bearbeitungszentren mit jeweils einem Raspberry Pi eine Kommunikation mit anderen System möglich ist. Daraus ließen sich Vorgehensweisen ableiten, wie bei der Umsetzung und Implementierung von „Industrie 4.0“ Lösungen vorgegangen werden kann. Erste Ergebnisse des Projektes können den aktuellen Publikationen entnommen werden. Bei Fragen zum Projekt können Sie uns gerne kontaktieren.