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Hannover Messe 2017 Wie der digitale Zwilling Losgröße 1 möglich macht

| Redakteur: Katharina Juschkat

Um die Produktion flexibler zu gestalten, entwickeln Forscher des Fraunhofer IPT ein System, das mithilfe eines digitalen Zwillings Fertigungslinien effizienter nutzt und Chargen mit Losgröße 1 ermöglichen soll. Vorgestellt wird das System auf der Hannover Messe.

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Im intelligenten Fertigungsnetzwerk des Fraunhofer IPT kann der Nutzer über das Menü einzelne Arbeitsschritte per Drag and Drop in die gewünschte Prozesskette einreihen.
Im intelligenten Fertigungsnetzwerk des Fraunhofer IPT kann der Nutzer über das Menü einzelne Arbeitsschritte per Drag and Drop in die gewünschte Prozesskette einreihen.
(Bild: Fraunhofer IPT)

Die heutige Fertigung ist häufig sehr starr. Die Arbeitsabläufe sind vorab festgelegt, es wird nacheinander gedreht, gefräst und vermessen. Wenn eine Maschine ausfällt oder der Kunde seinen Auftrag ändert, muss die Produktion umgestellt werden. Und das kostet Zeit und Geld.

Ließe sich der Arbeitsablauf flexibel entwickeln, kämen die Arbeitsschritte nicht mehr vom zentralen Steuerprogramm, sondern vom Bauteil selbst. Jedes Teil könnte für sich entscheiden, wie es am besten durch die Prozesskette liefe. Ein Wunschtraum? Wenn es nach Entwicklern des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT geht ganz und gar nicht. Die arbeiten aktuell an dem System „Serviceorientierte Architektur für die adaptive und vernetzte Produktion“, das genau das erfüllen soll.

Digitaler Zwilling bildet jeden Produktionsschritt ab

Ähnlich einem Navigationssystem im Auto, das mit aktuellen Daten die schnellste Route in Echtzeit berechnet, wird zunächst zu jedem Bauteil die Information gespeichert, die vorgibt, welche Produktionsschritte es durchlaufen soll. Dabei ist zunächst offen, welche Maschine zum Einsatz kommt. Erst wenn ein Bearbeitungsschritt ansteht, soll das System aus den geeigneten Maschinen diejenige auswählen, die schnellstmöglich verfügbar ist. Damit ein Bauteil individuell erkannt wird, trägt es einen QR-Code.

Laut den Forschern merkt sich die Software bei jedem Produktionsschritt, wie ein Bauteil bearbeitet wurde – beispielsweise „Loch ist gebohrt mit Maschinenparameter A und Werkzeug X“. Aus dieser Historie entsteht ein sogenannter Digital Twin oder digitaler Zwilling – der Anwender kann sehen, was an einem Bauteil bereits bearbeitet wurde und welche Schritte noch bevorstehen. Der Digital Twin könnte vor allem für Hersteller, die Chargen unterschiedlicher Bauteile fertigen, interessant sein. Denn beim Wechsel auf einen neuen Arbeitslauf müssten keine Systeme umgestellt werden.

Vernetzung von Bauteilen soll Fertigung von Unikaten ermöglichen

Das „Smart Manufacturing Network“ oder „intelligentes Fertigungsnetzwerk“ verwaltet den Digital Twin. Im Nachhinein soll es die Prozessdaten analysieren und sie weiterverwenden, um die Prozessrobustheit und Produktqualität zu erhöhen. „Durch die Vernetzung von Bauteilen und Maschinen können Unternehmen in Zukunft hintereinander Unikate fertigen, also Chargen mit Losgröße 1“, sagt Michael Kulik, der als Projektleiter am Fraunhofer die neue Software mitentwickelt.

Über das Menü soll der Nutzer die Reihenfolge des Produktionsprozesses konfigurieren können. Aus einer Liste aller Dienste zieht er einzelne Arbeitsschritte per Drag and Drop in die gewünschte Prozesskette und reiht diese wie Bausteine aneinander. Fällt eine Maschine aus, so soll das Bauteil flexibel zu einer anderen verfügbaren Maschine umgeleitet werden können.

Unterschiedliche Maschinen in Smart Manufacturing Network integrieren

„Viele Maschinen können in einer Fertigungslinie mehrere Aufgaben erfüllen“, erklärt Kulik. „Eine technisch ausgefeilte Fünf-Achs-Fräsmaschine kann zum Beispiel auch den Job einer einfacheren Drei-Achs-Fräsmaschine erledigen. Innerhalb des Smart Manufacturing Network kann die serviceorientierte Software in Zukunft flexibel entscheiden, den Job auf der Fünf-Achs-Maschine zu erledigen, die gerade frei ist.“

Auch wichtig für die flexible Produktion: Maschinen verschiedener Hersteller müssen sich leicht in das Smart Manufacturing Network integrieren lassen. Daran arbeitet das IPT im Fraunhofer-Leistungszentrum „Vernetzte, adaptive Produktion“ mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie. „Eine Art Plug and Play, wie man es von Alltagstechnik kennt, gibt es in der Industrie noch nicht“, sagt Dr. Thomas Bobek, Koordinator des Fraunhofer Leistungszentrums. „Deshalb wollen wir ein Plug and Produce möglich machen.“

Das Fraunhofer IPt auf der Hannover Messe 2017: Halle 2, Stand C22

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