Forschung aktuell: Industrie 4.0 auch für den Mittelstand

„Wir verstehen darunter eine Produktionsorganisation ohne starre Pläne und feste Verkettungen, die das menschliche Koordinations- und Entscheidungsvermögen zu einem zentralen Bestandteil der Ablaufsteuerung macht“, erklärt Eckhard Hohwieler, Leiter der Abteilung Produktionsmaschinen und Anlagenmanagement am IPK.

Den Experten vom IPK geht es insbesondere darum, die mittelständischen Firmen mitzunehmen, bei denen Industrie 4.0 noch Vorbehalte und Vorstellungen von menschenlosen Werkhallen auslöst. „Häufig ist der Eindruck entstanden, unter den Vorzeichen von Industrie 4.0 würde die Fertigung mit leistungsfähiger IT so umfassend automatisiert, dass menschliche Beiträge hier überwiegend überflüssig werden“, sagt Hohwieler. Im Gegenentwurf der Berliner Wissenschaftler liegt in der Fabrik 4.0 die Entscheidungsgewalt über den Fertigungsablauf beim Mitarbeiter – wobei allerdings leistungsfähige Werkzeuge seine Entscheidungsfindung unterstützen. Der Ansatz des IPK dezentralisiert die Produktionssteuerung, wobei jeder Beschäftigte Verantwortung übernimmt und so an der Flexibilisierung der Prozesse und Individualisierung der Produkte beteiligt ist. IT-getriebene Werkzeuge sorgen dafür, dass Mitarbeiter auf allen Hierarchieebenen zu jeder Zeit genau die Informationen erhalten, die sie benötigen, um ihren Teil zur termingerechten Fertigstellung des Produkts beitragen zu können – vom Prozessmanagement über die Produktionsplanung bis hin zur Endmontage.

Das entsprechende Szenario, das das IPK mit verschiedenen Partnerunternehmen in Halle 17 (Stand C18) präsentieren wird, zeigt am Beispiel einer Zahnradfertigung fünf verschiedene Tätigkeitsfelder. Station 1 ist das modellbasierte Industry Cockpit, das hilft, die komplexen Abläufe in Administration und Fertigung zu überblicken und sie individuell an Aufträge anzupassen. Das Cockpit liefert jederzeit eine exakte Übersicht über die Gesamtsituation des Betriebes, über sämtliche Prozesse ebenso wie über den Zustand der Fertigungsanlagen und des Zuliefernetzes. Alle beteiligten Akteure – Werker, Schichtleiter, Vertriebsmitarbeiter und Manager – erhalten in Echtzeit aufbereitete bedarfsgerechte und anschauliche Informationen über die für sie relevanten Aspekte der Produktion.

Werkstattfertigung anstelle von klassischer Linienproduktion

An den Stationen 2 und 3 sind die Arbeitsplätze eines Meisters, der den Arbeitsplan vorgibt, und eines Werkers, der den Plan umsetzt, installiert. Integriert ist eine intelligente Werkzeugmaschine, die innerhalb des Prozesses kommunizieren kann und die Bearbeitung der Zahnräder übernimmt. Im Projekt iWePro erproben IPK-Entwickler gemeinsam mit Industriepartnern, wie sich auf der Fertigungsebene eine Zahnradproduktion ohne Verkettung zuverlässig steuern lässt. Ziel des Projekts, dessen Vorarbeiten in die Darstellung auf der HANNOVER MESSE einfließen, ist die Erschließung innovativer Produktionskonzepte; es soll die Vision einer flexiblen „smarten“ Werkstattfertigung mit dezentraler Fertigungssteuerung realisiert werden. Ob diese Inselfertigung am Ende den Anforderungen der Kunden hinsichtlich mehr Individualität besser gerecht wird als die hoch ausgefeilte klassische Fertigung in Linie, wird nun evaluiert. Dabei helfen soll eine aufwändige Simulation, mit der die Forscher durchspielen können, welche Kombination aus zentraler Planung und flexibler Umplanung für welchen Anwendungsfall geeignet ist – und welche Eingriffe durch die Werker sinnvoll sind.

Unverzichtbar auch in der Fabrik der Zukunft bleibt ein intelligentes Transportsystem, das die Logistik von Materialien und Bauteilen bewerkstelligt. Diese wichtige Komponente ist in Station 4 dargestellt und verfügt über verschiedene Möglichkeiten bis hin zum führerlosen Flurförderzeug. An Station 5 arbeitet ein Montageroboter, der die fertigen verschiedenen Zahnräder auf unterschiedliche Wellen fügt. Das System muss also selbstständig erkennen, um welche Welle es sich jeweils handelt. Roboter dieser Art, die also feinfühlig kraftschlüssige Aufgaben erledigen können, sind immer noch eine Besonderheit in Industrieprozessen. Solche Maschinen können künftig Mitarbeiter unterstützen und von monotonen Tätigkeiten entbinden. Informationstechnisch ist der Montageplatz in das Industry Cockpit integriert, sodass vielfältige Daten live aus dem Prozess Qualitätsanalysen und detaillierte Auswertungen ermöglichen.

Auf jeden Fall gibt das IPK auf der HANNOVER MESSE 2016 einen spannenden Einblick in die Fabrik der Zukunft. Das bestätigt Hohwieler: „Letztlich liefern wir mit unserem Exponat ein Beispiel dafür, wie man mit industrienaher Forschung sicherstellen kann, dass Industrie 4.0 funktioniert und ein flexibleres Miteinander von Mensch und Maschine gelingt.“ Auf der HANNOVER MESSE 2016 stellt die Fraunhofer Gesellschaft Lösungen zu Industrie 4.0 auch auf der Research & Technology (Halle 2) und der Digital Factory (Halle 7) aus.

HANNOVER MESSE 2016: Montag, 25., bis Freitag, 29. April