Industrie-4.0-Konzepte praktisch umgesetzt

Auf dem Weg zur Smart-Fac­to­ry grei­fen span­nen­de Digi­ta­li­sie­rungs­pro­zes­se inein­an­der. Das AIM bün­delt das dazu nöti­ge Know-how und hilft Unter­neh­men bei der prak­ti­schen Umset­zung.

Als Indus­trie­ver­band für auto­ma­ti­sche Iden­ti­fi­ka­ti­on, Daten­er­fas­sung und mobi­le Daten­kom­mu­ni­ka­ti­on för­dert AIM-D e.V. den Markt­er­folg von Auto­ID-Lösun­gen, die bei der Digi­ta­li­sie­rung der Indus­trie unver­zicht­bar sind. Das Netz­werk nutz­te die Fach­Pack 2018 in Nürn­berg dazu, um Trends auf­zu­zei­gen und die Lösungs­an­sät­ze sei­ner Mit­glie­der zu prä­sen­tie­ren. In der Vor­trags­rei­he im Forum Tech­Box erfuh­ren die Besu­cher mehr über das Tech­no­lo­gie­spek­trum, das für die Digi­ta­li­sie­rung der Wert­schöp­fungs­ket­te zum Ein­satz kom­men kann.

So befasst sich das Fraun­ho­fer IPMS u.a. damit, wie eine Smart Fac­to­ry in der Pra­xis aus­se­hen kann. Ant­wor­ten dar­auf soll eine ver­netz­te Modell­fa­brik lie­fern. Wie in einer rich­ti­gen Pro­duk­ti­on befin­den sich dort Regal­la­ger, auto­no­me Fahr­zeu­ge, Robo­ter­zel­len, Trans­port­sys­te­me, Zwi­schen­la­ger, eine CNC-Frä­se und ein Hand­ar­beits­platz. Ziel des Pro­jekts ist es, eine Fer­ti­gungs­um­ge­bung zu schaf­fen, in der Kom­po­nen­ten mit­ein­an­der kom­mu­ni­zie­ren und schließ­lich in der Lage sind, eine selb­stän­di­ge Fer­ti­gung umzu­set­zen. Das gesam­te Fer­ti­gungs­sys­tem ver­fügt über eine umfas­sen­de Sen­so­rik zur Ver­fol­gung der Mate­ri­al­be­we­gun­gen und Erfas­sung von Pro­zess- und Umwelt­da­ten. Eine wesent­li­che Funk­ti­on bei der Erfas­sung die­ser Daten über­neh­men war­tungs­freie RFID-Sen­sor-Trans­pon­der.

RFID als Enabler für Tracking & Tracing

Im Rah­men einer Koope­ra­ti­on mit Pepperl+Fuchs unter­such­te das Fraun­ho­fer IPMS, wie sich RFID-Tech­no­lo­gie nut­zen lässt, um den Mate­ri­al­nach­schub in der Pro­duk­ti­on zu auto­ma­ti­sie­ren. Die Part­ner gin­gen dabei der Fra­ge nach, wie man ein Klein­ma­te­ri­al­la­ger so intel­li­gent machen kann, dass das rich­ti­ge Mate­ri­al zum rich­ti­gen Zeit­punkt am rich­ti­gen Arbeits­platz in der Mon­ta­ge ankommt. Als Resul­tat ent­stand ein Anwen­dungs­bei­spiel für die Rea­li­sie­rung eines soge­nann­ten e-Kan­ban-Sys­tems auf RFID-Basis. Dabei wird der Nach­schub auf Knopf­druck bestellt und mit­hil­fe von auto­no­men Trans­port­fahr­zeu­gen gelie­fert.

Digitalisierung im Bestand

Durch Ein­bin­dung der vor­aus­schau­en­den War­tung kön­nen Anla­gen­be­trei­ber ihre Pro­duk­ti­on effi­zi­en­ter machen, indem Pro­duk­ti­ons­aus­fäl­le ver­mie­den wer­den. Außer­dem sei­en die Unter­neh­men stets auf der Suche nach Mög­lich­kei­ten, ihre Pro­zes­se zu opti­mie­ren, erläu­ter­te Dr. Phil­ip Schmidt vom Fraun­ho­fer IMS. Dazu zäh­len opti­mier­te War­tungs­zy­klen, die Mini­mie­rung der Ener­gie­kos­ten sowie eine fle­xi­ble Pro­duk­ti­on bis hin zu Los­grö­ße 1. Hete­ro­ge­ne Maschi­nen­be­stän­de und ein gro­ßer Anteil an Bestands­an­la­gen mit lan­gen Lebens­er­war­tun­gen erfor­dern jedoch ein­fa­che und fle­xi­ble Lösun­gen zur Nach­rüs­tung von Sen­sor-/Ak­tor-Sys­te­men und Schnitt­stel­len. Bei der hohen Anzahl von Sen­so­ren in einem Fer­ti­gungs­be­trieb ist der Ver­drah­tungs­auf­wand jedoch schnell nicht mehr prak­ti­ka­bel. Die Ant­wort könn­te laut Dr. Schmidt in draht­lo­sen Lösun­gen bestehen. Die­se Sys­te­me las­sen sich auch in beweg­ten Maschi­nen­tei­len pro­blem­los inte­grie­ren und erlau­ben eine ein­fa­che Nach­rüs­tung bestehen­der Sys­te­me.

Automatisierte Materialversorgung

Über Trends und Pra­xis­bei­spie­le für die Digi­ta­li­sie­rung im Nach­schub berich­te­te Dipl. Ing. Peter Schmidt von Cotec­co. Das Bera­tungs­un­ter­neh­men unter­stützt sei­ne Kun­den dabei, die Mate­ri­al­ver­sor­gung in Indus­trie 4.0-Umgebungen lösungs­über­grei­fend zu auto­ma­ti­sie­ren. Aus Angst vor Fehl­be­stand erfolgt laut Schmidt eine zu hohe Lager­hal­tung mit ent­spre­chen­den Kos­ten. Die Ant­wort dar­auf ist Pro­duk­ti­on-on-Demand, z.B. über Call-But­ton bzw. e-Kan­ban, oder die voll­au­to­ma­ti­sche Nach­be­stel­lung durch Sen­sor­da­ten. Bei letz­te­rem erken­nen Sen­so­ren, wel­che Mate­ria­len vor­han­den sind und in wel­chen Men­gen. Ziel sei es den Mate­ri­al­nach­schub am Ver­brauchsort anzu­for­dern und damit Kos­ten und Zeit zu spa­ren, sowie den Infor­ma­ti­ons­grad auf Sys­tem und Nut­zer­sei­te zu erhö­hen.

Hybrid-Elektronik für smarte Verpackungen

Dün­ne, fle­xi­ble und teil­wei­se trans­pa­ren­te elek­tro­ni­sche Kom­po­nen­ten eröff­nen revo­lu­tio­nä­re Anwen­dungs­mög­lich­kei­ten für Eti­ket­ten oder Ver­pa­ckungs­kom­po­nen­ten. Die Wit­te Group mit ihren Kern­kom­pe­ten­zen in den Berei­chen funk­tio­nel­les Dru­cken und Finis­hing stell­te Lösun­gen für Pro­duk­te wie gedruck­te Schal­tun­gen und Funk­ti­ons­ober­flä­chen, Ener­gie­spei­cher und gedruck­te Solar­zel­len, Smart-Labels oder auch voll­stän­dig gedruck­te, elek­tro­ni­sche Bau­tei­le vor. Smart-Pack-Funk­tio­nen rei­chen dabei von der Beleuch­tung mit gedruck­ten resis­ti­ven, kapa­zi­ti­ven und induk­ti­ven Sen­sor­ele­men­ten bis zu gedruck­ten NFC-Schnitt­stel­len. Gedruck­te Ele­men­te in Ver­pa­ckun­gen zeich­nen als NFC-Sen­so­ren bei­spiels­wei­se die Tem­pe­ra­tur zur Über­wa­chung der Kühl­ket­te auf oder mes­sen Druck und Feuch­te. Eben­so sind opti­sche und digi­ta­le Sicher­heits­merk­ma­le inte­grier­bar. Als elek­tro­ni­scher Erst­öff­nungs­schutz erfül­len sie Sicher­heits­an­for­de­run­gen der Phar­ma­in­dus­trie.