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Die selbstregelnde Fabrik

| Autor/ Redakteur: Jürgen Kletti / Reinhold Schäfer

Begriffe wie Selbstregelung, Selbstoptimierung oder selbstlernende Maschinen tauchten bereits in den Anfängen der Industrie 4.0 auf. Aber was genau steckt hinter diesem Themenfeld? Und viel wichtiger: Was bringt es der Fertigungsindustrie?

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Mobile MES-Anwendungen mit dem System Hydra von MPDV: Als „Augmented Operator“ sieht der Werker immer alle Informationen, die er für aktuell anstehende Entscheidungen benötigt.
Mobile MES-Anwendungen mit dem System Hydra von MPDV: Als „Augmented Operator“ sieht der Werker immer alle Informationen, die er für aktuell anstehende Entscheidungen benötigt.
(Bild: zapp2photo - Fotolia)

Nach wie vor träumen viele Enthusiasten davon, dass sich mit Industrie 4.0 alles selbst regelt und kein Mensch mehr eingreifen muss. Um die dadurch vorprogrammierte Komplexität zu beherrschen, müsste man aber die gesamte Erfahrung und Intelligenz der Menschheit in ein IT-System übertragen. Weil es bis dahin noch etwas dauern wird und die menschenleere Fabrik auch nicht im Sinne der Industrie 4.0 ist (Bild 1), soll dieser Beitrag sich auf die Selbstregelung als eine relativ klar umrissene Disziplin beschränken. Innovative Konzepte wie Selbstoptimierung oder selbstlernende Maschinen sollen als weiterführende Ansätze gesehen werden, die mit hoher Wahrscheinlichkeit auf die Selbstregelung aufbauen.

Begriff aus der Regelungstechnik

Als Definition der Selbstregelung sei festzuhalten, dass es sich dabei im Wesentlichen um einen modernen Begriff aus der Regelungstechnik handelt. Neu daran ist insbesondere die gesteigerte Transparenz, die es möglich macht, früher auf Abweichungen vom Soll zu reagieren beziehungsweise im Idealfall eine Abweichung vorauszusehen und vorab gegenzusteuern. Einfach gesagt, geht es bei der Selbstregelung darum, dass ein bestimmter Ablauf oder Prozess sich selbst so reguliert, dass vorgegebene Parameter möglichst gut eingehalten werden.

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Selbstregelung in der Fertigung

Im Fertigungsumfeld geht es beispielsweise um eine optimale Auslastung von Maschinen, die Sicherstellung von Qualität oder die Steigerung der Produktivität. Die Zahl der möglichen Stellgrößen sowie der spezifizierten Zielparameter ist dabei beliebig groß. Auch lassen sich manche Parameter nur durch manuellen Eingriff verändern. Trotzdem führen die Ansätze der Selbstregelung zum Erfolg – vorausgesetzt, man definiert die passenden Regelkreise (Bild 2) und stattet diese mit den notwendigen Kompetenzen und Befugnissen aus.

Stufe 3 der Smart Factory

Gemäß dem Vierstufenmodell „Smart Factory“ von MPDV braucht die moderne Fertigung zunächst Transparenz und Reaktionsfähigkeit, um darauf aufsetzend eine Selbstregelung einzurichten (Bild 3). Basis für die beiden ersten Stufen sind integrierte Manufacturing-Execution-Systeme (MES), die dazu sowohl Daten in Echtzeit erfassen als auch Funktionen zu deren Visualisierung und zur Steuerung der Produktion anbieten. Die Selbstregelung ist nun die nächste Stufe der Nutzung von erfassten Daten und etablierten Steuerungsmechanismen.

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