Feldkommunikation Selbststeuernde Prozesse in der Fabrik von morgen

Redakteur: Jan Vollmuth

Ob Auto oder Smartphone: Güter wie diese werden heute meist in Internationalen Produktionsnetzen gefertigt. Bremer Wissenschaftler erforschen im Zukunftsprojekt "Industrie 4.0", wie sich deren Produktivität und Flexibilität steigern lässt.

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Multimediaeinsatz bei der Planung und Steuerung von Produktions- und Logistikprozessen.
Multimediaeinsatz bei der Planung und Steuerung von Produktions- und Logistikprozessen.
(Bild: Jan-Fabian Meis (iwb-TUM))

Kunden setzen heute auf individualisierte Produkte. Die in zumeist internationalen Produktionsnetzen gefertigten Güter sollen zudem hochqualitativ und schnellstens geliefert werden. Dazu bedarf es neuer Techniken und Methoden. Eine Lösung liegt in der Selbststeuerung der Prozesse in Produktion und Logistik. Möglich wird sie unter anderem durch Cyber-Physische Systeme.

Seit langem forscht das Bremer Institut für Produktion und Logistik (BIBA) an der Universität Bremen auch auf diesem Feld. Nun bringt es seine Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung dazu in ein knapp 10 Millionen Euro umfassendes praxisorientiertes Forschungsprojekt ein.

20 Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft sind an dem dreijährigen Verbundprojekt mit dem Titel "Cyber-Physische Produktionssysteme – Produktivitäts- und Flexibilitätssteigerung durch die Vernetzung intelligenter Systeme in der Fabrik" (CyProS) beteiligt. Die international agierende Unternehmensgruppe Wittenstein (Igersheim) koordiniert das Projekt. Das Unternehmen ist Spezialist für Mechatronik und Antriebstechnik. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Vorhaben mit rund 5,6 Millionen Euro. Damit will es den Technologievorsprung ausbauen und den Wirtschaftstandort Deutschland im internationalen Wettbewerb stärken.

Die zunehmende, weltweite Vernetzung aller Industriebereiche, die verstärkte Individualisierung der Produkte und immer kürzere Innovations- und Produktlebenszyklen sowie die wachsenden Ansprüche an Lieferzeiten und -treue stellen die Unternehmen vor große Herausforderungen. Angesichts der stetig steigenden Dynamik verlangen Markt, Produktion und Logistik nach mehr Flexibilität und Transparenz. Mit den herkömmlichen Verfahrensweisen und Techniken können sie bei der rasanten globalen Entwicklung nur noch schwer mithalten. Lösungen versprechen neue Entwicklungen in der Informations- und Kommunikationstechnik.

Cyber-Physische Systeme (CPS) werden als die Hilfsmittel der Zukunft für die Gestaltung der Material- und Informationsflüsse auch in Produktion und Logistik angesehen. Sie gelten als nächste Evolutionsstufe eingebetteter Systeme und als technische Basis für die "Vierte Industrielle Revolution", die in Deutschland von der Bundesregierung im Rahmen der Hightech-Strategie als Zukunftsprojekt "Industrie 4.0" vorangetrieben wird. CyProS ist eines der ersten drei "Industrie 4.0"-Forschungsvorhaben.

Mobile Assistenzsysteme unterstützen die Menschen bei ihrer Arbeit

CPS ermöglichen es physischen Objekten wie Maschinen, Fördersysteme und Produkte Daten zu erfassen, zu speichern und zu verarbeiten sowie über digitale Netze (den Cyberspace) miteinander zu kommunizieren. Damit bieten CPS entscheidende, neuartige Funktionalitäten.

Verbunden in einem Computer-zu-Computer-Netzwerk (Ad-hoc-Vernetzung) erlauben sie unter anderem eine dezentrale Datenverarbeitung sowie die Möglichkeit der Selbstkonfiguration. Über Sensoren erfassen CPS die Umgebungsparameter und wirken mithilfe von Aktoren auf physische Vorgänge ein. Das heißt, sie können auf Situationen reagieren und auf Basis der eigenen Aufgaben zielorientiert und ohne Eingriffe von außen eigene Entscheidungen treffen. Unter anderem per Chips mit einem digitalen Gedächtnis ausgestattet, können zum Beispiel auch die Produkte selbst über das Internet Daten austauschen und die Prozesse aktiv beeinflussen.

"Dabei wird der Mensch keineswegs überflüssig", betont Dipl.-Wi.-Ing. Marius Veigt, Mitglied der CyProS-Gesamtprojektleitung. "Über multimodale Mensch-Maschine-Schnittstellen werden die Mitarbeiter in die Informationsflüsse einbezogen und können in die Prozesse eingreifen. Mobile Assistenzsysteme unterstützen sie bei ihrer Arbeit", erklärt der BIBA Wissenschaftler.

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