Industrie 4.0 Demonstrator

Um auf immer schnellere und komplexere Anforderungen des Marktes reagieren zu können, ist eine kostengünstige aber dennoch hoch flexible Produktion notwendig. Das ist die Herausforderung der Industrie des 21. Jahrhunderts und eine wichtige Entwicklung, damit Mitteleuropa auch weiterhin als Produktionsstandort attraktiv bleibt. Essentiell dafür ist eine integrierte, digitale Produktion mit intelligenten Werkstücken und Produktionsmitteln in virtuellen Unternehmensverbünden. Diese ermöglichen eine maximale Flexibilisierung der Produktion mit dem Ziel der 1-Stück-Produktion zum Preis eines Massenprodukts.

Das alles wird oft als Industrie 4.0 zusammengefasst. Die ganzheitliche Umsetzung von Industrie 4.0 erfordert eine große Bandbreite unterschiedlichster Technologien und Kenntnisse, die in der Regel die Einzeldisziplinen des Maschinenbaus, der Automatisierungs- und Steuerungstechnik sowie der Betriebswirtschaft übersteigen.

Die FH Aachen hat dafür den Demonstrator „CMC – Car Manufacturing Cube“ für die Industrie 4.0 Modellfabrik entwickelt. Schwerpunkt des Projektes ist die Darstellung von Industrie 4.0 Ideen, Entwicklungen, und Lösungen mittels branchenüblicher Automatisierungskomponenten. Im Rahmen des CMC wurde auf der Basis des Referenzmodells RAMI 4.0 eine Systemlösung entwickelt, die alle Aspekte der digitalen Fabrik rund um Industrie 4.0 berücksichtigt und in einer kompakten Anlage für die individualisierte Modellproduktion von Autos implementiert. Das Referenzmodell RAMI 4.0 gibt einen Ansatz zur Entwicklung von Best-Practices für Industrie 4.0. Jedoch ist festzustellen, dass eine ganzheitliche Umsetzung des Modells nur selten vorhanden ist, da praxisnahe Beispiele in der Automatisierungstechnik fehlen. Das Ziel des vorliegenden Projektes ist es daher, Studierenden, Unternehmensvertretern sowie technikaffinen Personen den Wandel in der Automatisierungstechnik nahe zu bringen. Der Demonstrator dient hierbei als Diskussionsgrundlage.

Zur Veranschaulichung werden individualisierte Autos aus Duplosteinen produziert. Die Autos können über eine Web Shop Oberfläche konfiguriert werden. Die Bestellung löst die Echtzeit-Produktion aus.

Um eine praxisnahe Realisierung sowie einen industrierelevanten Schulungsprozess zu ermöglichen, wurde ein igus Flächenportal für die Anwendung ausgewählt. Für das Datenmanagement und die Abbildung der Geschäftsprozesse wurde eine Open-Source Webshop Lösung eingesetzt. Durch geeignete Adapter und Erweiterung der Services entstand eine Industrie 4.0 kompatible Anwendung, die den gesamten Prozess von der Lagerhaltung, Bestellwesen und Finanzdienstleistung bis hin zur Produktion Mandanten-fähig umsetzt. Für die Kommunikation werden ausschließlich bewährte Protokolle eingesetzt. Auch auf der Produktionsebene wurde konsequent eine hierarchische Kommunikation realisiert, die zwischen Echtzeit- und nicht Echtzeit unterscheidet und den einschlägigen Standards der IT Sicherheit genügt.

Die Verwendung des igus Flächenportals in der Modellfabrik sowie der Lehre ermöglicht eine kostengünstige und effiziente Darstellung typischer Automatisierungskomponenten. Vor allem mittelständische Unternehmensvertreter kennen die robusten und zuverlässigen igus Flächenportale und können durch deren Verwendung in der Modellfabrik die Verbindung zwischen derzeitiger Automatisierungstechnik und Industrie 4.0 Softwarelösungen praxisorientiert erfahren.

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