Industrie 4.0

Cyber Physische Systeme am Beispiel von Positioniersystemen

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Informationen des virtuellen Abbilds

Auf Basis der Informationen des virtuellen Abbilds ist es dem einzelnen, dezentralen Fertigungsteilnehmer möglich, eigenständig Entscheidungen zu treffen und diese auch direkt an die benachbarten Fertigungsteilnehmer zu kommunizieren. So fordert der „intelligente“ Transportbehälter bei der betreffenden Maschine Nachschub an Werkstücken an, wenn er das entsprechende Lagerfach leer vorfindet.

Jeder Fertigungsteilnehmer, der über ein solches virtuelles Abbild verfügt und zur Interaktion mit anderen Fertigungsteilnehmern vernetzt werden kann, wird cyber-physisches System genannt. Der Teilbegriff cyber deutet dabei auf das virtuelle Abbild hin, der Teilbegriff physisch dagegen auf das Objekt in der Fertigungsrealität, wie es von unseren fünf Sinnen erfassbar ist. Dabei ist nicht nur die Interaktion der cyber-physischen Systeme untereinander vorgesehen, sondern auch die Informationsbereitstellung und Einbindung übergeordneter Adressaten und Entscheider, vom örtlichen Werker über das Leitsystem oder Manufacturing Execution System (MES) bis hin zu externen Kunden und Lieferanten. So bemerkt beispielsweise ein Werkzeug selbst erste Anzeichen von Verschleiß und ordert seinen eigenen Ersatz beim externen Werkzeuglieferanten.

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Revolutionärer Ansatz

Der Ansatz ist revolutionär: Indem diese cyber-physischen Systeme über die nötige dezentrale Intelligenz verfügen, sind sie selbst in der Lage, Situationen einzuschätzen, Entscheidungen zu treffen und die anderen cyber-physischen Systeme bei Bedarf zu Aktionen zu veranlassen. Diese Verhaltensweisen wurden programmiert und sind idealerweise sogar in der Lage, sich zu verändern und anzupassen. Der hierarchische, vertikale Entscheidungsweg, wie er seit Jahrzehnten den Fabrikationsalltag kennzeichnete, wird damit aufgehoben oder zumindest weitgehend ergänzt.

Am Beispiel der Positioniersysteme soll nun verdeutlicht werden, dass die Maschinen der Zukunft, die ja selbst als cyber-physische Systeme fungieren werden, im Idealfall eine Kombination aus „cyber-physischen Subsystemen“ sein können. Die Positioniersysteme zur Formatumrüstung verfügen mit ihren Sensoren (absolute Encoder zur Positionsbestimmung) und Aktoren (Getriebe, Motor, Motorsteuerung zur Bewegung der Positionierobjekte) über alle Komponenten, um gemeinsam mit der dezentralen Intelligenz an Bord (Embedded System) ein eigenständiges CPS darzustellen.

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