Lab 4.0 - eine Industrie 4.0 Lernumgebung
Projekt zum Aufbau einer Industrie 4.0 "Learning Factory"
Ziel des Projekts ist die Schaffung einer zusammenhängenden Industrie-4.0-Lernumgebung, die im Zusammenspiel der einzelnen Komponenten eines Produktionssystems die Herausforderungen und Chancen der Digitalisierung in der Industrie greifbar und erfahrbar macht.
Beschreibung
Studierenden der verschiedenen Bachelor und Master-Studiengänge (insbesondere Maschinenbau und Maschinenbau & Design, IBS (Wirtschaftsingenieurwesen, Industrial Informatics, Energieeffizienz, Betriebswirtschaftlehre, etc.) sollen eine Industrie 4.0-Lernumgebung (Plattform) aufbauen und betreiben (siehe Abbildung). Der Aufbau beinhaltet sowohl die Inbetriebnahme der einzelnen Produktions- und IT-Geräte als auch die Entwicklung bzw. Konfiguration von Industrie-4.0-tauglichen Schnittstellen und einer passenden IT-Architektur. Dadurch können die einzelnen Systeme auch für größere Produktionsszenarien flexibel miteinander kombiniert werden. Es können unterschiedliche Produktionsszenarien ausprobiert und getestet werden. Das dargestellte Produktionssystem versteht sich als Baustein einer Supply-Chain. Produziert wird i.d.R. mit Losgröße 1. Die Steuerung der Produktion erfolgt dezentral. Als Geschäftsprozess wird der "Order to Delivery" Prozess dargestellt, d.h. der Endkunde bestellt seine individualisierten Produkte, die anschließend gefertigt und ausgeliefert werden.
Das Projekt ist mit einer Umsetzungsdauer von ca. 2 Jahren geplant worden und soll eine Anwendungsdauer ca. 10 Jahren haben.
Aktive Beteiligte
Abteilung Elektrotechnik und Informatik
Prof. Dr.-Ing. Armando Colombo
Jeffrey Wermann, M.Eng.
Abteilung Maschinenbau
Prof. Dr.-Ing. Agnes Pechmann (Koordinatorin)
Prof. Dr.-Ing. Thomas Schüning
Heike Voß, M.Eng.
Maximilian Zarte, M.Eng.
Jonas Schwarz, M.Eng.
Dipl.-Ing. Sebastian Setz
Gayathiri Sivanesan, B.Eng.
Philipp Heeren, M.Eng.
Studentische Arbeiten und Projekte
Einführung
Das digitale Zeitalter bringt eine immer weiter ansteigende Vernetzung der Welt mit sich. Die Digitalisierung betrifft alle Branchen und Ausbildungsbereiche und somit auch alle Studiengänge unserer Hochschule. Insbesondere findet das Thema Digitalisierung in der Industrie große Aufmerksamkeit. Mit der vierten industriellen Revolution soll die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Industrieunternehmen sichergestellt werden, indem sie mit Hilfe passender Technologien auf gesteigerte Anforderungen bezüglich Produktionsdauer, Preis und Individualisierung der Produkte reagieren können. Technologisch werden hierbei neuartige Architekturen der IT-Systeme angestrebt, in denen die einzelnen Industrie-Komponenten als sogenannte cyber-physische Systeme angesehen und traditionelle Kommunikationshierarchien aufgebrochen werden.
Status und aktuelle Arbeiten
In Bearbeitung:
Das Forschungsprojekt beinhaltet die Entwicklung bzw. Konfiguration von Industrie-4.0-tauglichen Schnittstellen, um die einzelnen Systeme flexibel miteinander kombinieren zu können. Die M2M Schnittstellen zu einem Lasergravierer, zu einem 3D-Drucker sowie zur Datenbank des ERP-Systems sind umgesetzt.
Aktuell erfolgt die Integration eines Tischlasers sowie von zwei kollaborativen Robotern von Universal Robot. Im Zuge dieser Integration werden verschiedene physische Systeme getestet und die vorhandenen Schnittstellen vom Laser zu anderen M2M Anwendungen erweitert. Zudem wird ein kleiner Webshop aufgesetzt, der die Bestellung der kundenindividuellen Produkte vereinfacht und verschiedene Echtzeitinformationen für Kunden und andere Stakeholder bereitstellt.
Ergebnisse
Eine Kernkomponente des IT-Systems stellt das ERP-System dar. Über dieses werden Produktionsaufträge eingesteuert, verwaltet und es dient allen anderen Systemen als Informationsquelle über offene Aufträge und aktuell zu bearbeitende Produktionsschritte. Diese Informationen sind über REST-Webservices abrufbar, ohne Kenntnisse über das unterliegende ERP-System bzw. einer Datenbank zu benötigen. In der vorliegenden Umsetzung setzt die REST-Schnittstelle auf der Datenbank des ERP-Systems „Transfact“ auf, indem ein Software-Adapter entwickelt wurde, der alle relevanten Webservices zur Abfrage und Rückmeldung von Produkt- und Auftragsdaten implementiert und diese in entsprechende SQL-Abfragen zur Datenbank übersetzt.
