Ziele der Forschung und Entwicklung

Cyber-physische Produktionssysteme

Gefragt sind neue, flexiblere Fertigungskonzepte mit hoher Produktivität. In diesem Zusammenhang eignen sich Matrixproduktionssysteme, die für Produkte und Produktfamilien mit unterschiedlichen Produktvolumina pro Variante einsetzbar sind [1].

Nach wie vor gibt es Hindernisse, die die Umsetzung solcher Matrixproduktionssysteme in Unternehmen erschweren. Diese erstrecken sich von der Gestaltung und Auslegung der entsprechenden Architekturen über die Problematik der Schnittstellen, der Steuerung und Vernetzung bis hin zur Integration von Menschen in den Betrieb solcher Systeme [2, 3].

Im Rahmen der anwendungsorientierten Forschung im Smart Factory Lab der DHBW Karlsruhe werden Lösungen für cyber-physische Produktionssysteme untersucht und prototypisch im Labor erprobt. 
 

Plug & Work mit OPC UA

Das Ziel universeller Schnittstellen in der Industrie 4.0, insbesondere für cyber-physische Produktionssysteme, ist ohne Vereinheitlichung nicht zu erreichen. Die angestrebte internetbasierte Vernetzung in Matrix-Produktionssystemen erfordert, dass Maschinen und deren Komponenten als Datenlieferanten agieren. Um eine digitale Abstraktion des vernetzten Systems erstellen zu können, benötigen die Maschinen und ihre Komponenten ein maschinenlesbares Schnittstellenmodell bzw. Informationsmodell auf Basis eines standardisierten Kommunikationsprotokolls. Nur über diese Schnittstellen können Prozessabbilder und Produktionsabläufe in Anlagen mit allen relevanten Verbindungsinformationen erzeugt und digital dargestellt werden [4].

Das Smart Factory Lab der DHBW Karlsruhe setzt hier auf die OPC UA-Technologie, einen offenen Standard, der den Kern des angestrebten Plug & Work-Systems bilden soll.

Das Entwicklungsprojekt „IIoTProductBuilder“

Das Entwicklungsprojekt „IIoTProductBuilder“ wurde im Smart Factory Lab der DHBW Karlsruhe ins Leben gerufen, um Forschungsthemen und -fragen im Zusammenhang mit cyber-physischen Produktionssystemen zu adressieren und einen Rahmen für studentische Arbeiten zu bieten. Dieses „Flaggschiff“-Projekt zielt auch darauf ab, eine vollständige prototypische Lösung für die individualisierte Produktion einschließlich Plug & Work-Funktionalität zu entwickeln. Es werden Themen und Lösungen von und für die Maschinenintegration bis hin zur Anpassungsfähigkeit von Produktionssystemen behandelt. Mehr Informationen unter github.com/DHBW-Smart-Factory-Lab.

Quellen und Verweise

[1] Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0/acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (Hrsg.): Umsetzung von cyber-physischen Matrixproduktionssystemen, 2022, DOI: 10.48669/fb40_2022-03

[2] acatech (Hrsg.): Kompetenzen für Industrie 4.0. Qualifizierungsbedarfe und Lösungsansätze (acatech POSITION), München: Herbert Utz Verlag 2016, ISSN 2192-6166/ISBN 978-3-8316-4502-2

[3] Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0/acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (Hrsg.): Blinde Flecken in der Umsetzung von Industrie 4.0 – identifizieren und verstehen, 2022, DOI: 10.48669/fb40_2022-1

[4] Plug and work – integration von maschinen und geräten in die digitale Fertigung, Fraunhofer Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, https://www.iosb.fraunhofer.de/de/geschaeftsfelder/automatisierung-digitalisierung/technologien/plug-and-work.html, 2024