Verteilte I4os Smart Factory

Projektleitung:

• Florian Selimi, Elektrotechnik (B.Sc.) 
• Daniel Titkemeier, Elektrotechnik (B.Sc.) 

Projektteam:

• Andre Connemann, Elektrotechnik (B.Sc.)   
• Torben Nodorp, Elektrotechnik (B.Sc.)   
• Michael Tuschinski, Elektrotechnik (B.Sc.)   
• Patrick Tietmeyer, Elektrotechnik (B.Sc.)   
• Dennis Tylke, Elektrotechnik (B.Sc.)   
• Michael Warkentin, Elektrotechnik (B.Sc.)   

Modul: Elektrotechnik-Projekt

Betreuer: Prof. Dr. Siegmar Lampe, Prof. Dr. Clemens Westerkamp,  Prof. Dr. Thomas Mechlinski

Eine sich selbst organisierende Fabrik, mitsamt Auftragsverwaltung, Fertigung und Logistiksystemen? Der Mensch demnach nur noch Auftraggeber, beziehungsweise Initiator des Produktionsprozesses – und ansonsten beinahe obsolet?

Was wie eine Beschreibung des neuesten Science-Fiction-Blockbusters aus Hollywood klingt, ist für die Beteiligten des Projekts „verteilte I4os Smart Factory” Realität – oder besser gesagt, soll Realität werden. Acht Studenten, aufgeteilt in drei Teams und unterstützt von drei Professoren, verschrieben sich der Umsetzung dieser Fiktion.

Konkret hieß dies, das Produktionsszenario der Smart Factory zu realisieren, in welchem die Herstellung kundenspezifischer Stempel erfolgen kann. Hierfür benötigt die Smart Factory lediglich den Auftrag, welcher von der Kundschaft selbst über einen Webserver erteilt wird. Alles Weitere, wie den Druck der Prägeplatte, die Farbmischung und die Endmontage, erledigt die “intelligente Fabrik” vollautomatisch.

Dank der Arbeit durch parallele Projekte beziehungsweise durch Vorgängerprojekte standen bereits erste Komponenten der Smart Factory zur Verfügung oder befanden sich in der Fertigstellung. Deshalb konnten sich die Teilnehmer dieses Projekts auf die Entwicklung der fehlenden Elemente der Smart Factory konzentrieren . Demgemäß konnte auf folgende Infrastruktur an verschiedenen Standorten des Campus zurückgegriffen werden: Webserver, Farbmischanlage, Endmontage. Für eine erste rudimentäre Realisierung der Smart Factory wurden drei zusätzliche Komponenten entwickelt: (1) Herstellung der Stempelplatte, (2) Auftrags- und Datenverwaltung, (3) Server für Betriebsdaten.

Das erste Projektteam widmete sich der Herstellung der Stempelprägeplatte, welche mittels eines 3D-Druckers realisiert wurde. Zwei Fischertechnik-Roboter und ein Förderband ermöglichen den Weitertransport und die Lagerung des Erzeugnisses. Komplementiert wird die Teilanlage durch eine Qualitäts-Prüfstation. Ein Client auf Basis des bekannten OPC-UA-Standards erlaubt den Datenaustausch.

Die Daten und auch alle weiteren Product-Lifecycle-Informationen münden in das PLM-System. Das zuständige Team entwickelte auf Basis der Teamcenter Software eine Schnittstelle, welche die Daten filtriert, nach Bedarf bündelt, speichert und zur Verfügung stellt. Die Anbindung an die Smart Factory erfolgt auch in dieser Teilanlage über einen OPC-UA Client. Ergänzend zum reinen Datenzugriff sind Funktionen wie das Abonnieren von Daten und die gleichzeitige Auswertung integriert.

Um die Kommunikation und die Funktionen der Clients nutzen zu können, implementierte das dritte Team einen OPC-UA-Server. Als Knotenpunkt der Vernetzung liefert der entwickelte Server ein solides Fundament für den Datenaustausch. Neben der internen Vernetzung mit den real-physischen Elementen der Teilanlagen bietet der Server zudem die Möglichkeit zur Kommunikation mit dem digitalen Zwilling der Farbmisch- bzw. Abfüllanlage. Durch die vielen verschiedenen Engineering-Tools und deren divergierenden Datenformate bedurfte es der gemeinsamen Kommunikationssprache Automation Markup Language. Um der Smart Factory eine babylonische Sprachverwirrung zu ersparen, ist ein Konverter im Server integriert.

Ist die Smart Factory endgültig fertig? Die Frage lässt sich abermals mit Bezug auf das Bild des Blockbusters beantworten: Die Dreharbeiten sind fast abgeschlossen, nun braucht es einen guten Schnitt und eine gute Vertonung, um den Film zu vervollständigen.