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.