Deutsch-Chinesische Industrie 4.0 Fabrikautomatisierungsplattform (I4TP)

Problemstellung
Die globale Produktion erfordert eine einfache und schnelle Konzeption sowie eine reibungslose Inbetriebnahme schlüsselfertiger Produktionssysteme. Durch die hohe Zahl komplexer Einzelmaschinen und Komponenten verschiedenster, weltweit agierender Hersteller führt dies zu großen Herausforderungen, z. B. beim Aufbau von Anlagen durch unterschiedliche Komponenten-Schnittstellen. Solche mechanischen und softwareseitigen Schnittstellen, die oft nicht ausreichend definiert und getestet sind, führen zu Verzögerungen und hohen Aufwänden. Zusätzlich erfordert eine herstellerübergreifende globale Zusammenarbeit Abläufe, Methoden und Prozesse, um auf Nachfrage schnell reagieren und liefern zu können. Auf Anwenderseite fehlt zudem oft das Wissen, welche Funktionen (beispielsweise zur Identifikation) in das zu fertigende Bauteil integriert werden müssen, um Potenziale im Bereich von Industrie 4.0 nutzen zu können.

Ziel
Ziel des Forschungsprojekts I4TP war daher die Entwicklung einer softwaregestützten, modellbasierten, deutsch-chinesischen Fabrikautomatisierungsplattform zur schnellen und einfachen Konzeption und Inbetriebnahme schlüsselfertiger Produktionssysteme mit integrierter Produktberatung.

Vorgehensweise
Definiert wurden in einem ersten Schritt länderübergreifend einheitliche Informationsmodelle, Schnittstellen und standardisierte Spezifikationen, z. B. zur Beschreibung der technischen Daten von Einzelmaschinen und Komponenten. Die entstandene einheitliche Informationsmodellierung konnte dann als Basis genutzt werden zur Entwicklung des auf der Plattform umzusetzenden systematischen Konfigurationsprozesses für Produktionsanlagen. Für die auf der Plattform eingebrachten Maschinen und Komponenten wurden Testumgebungen in Karlsruhe und Shanghai mit definierten Abläufen geschaffen. Des Weiteren wurden Zusammenarbeitsmodelle und Rollenmodelle erforscht, mit denen eine multinationale Zusammenarbeit organisiert und der Schutz von Wissen für die jeweiligen Partner auch über Ländergrenzen sichergestellt werden kann. Darüber hinaus kamen sicher vernetzte Informations- und Kommunikationstechnologien zum Einsatz. Es wurden Vorgehensweisen untersucht, um direkt aus dem Produktionssystem Geschäftsmodelle ableiten zu können. Auch wurde untersucht, wie Geschäftsmodelle und Services der am Projekt beteiligten Unternehmen direkt in die Plattform und die dort für den Nutzer zur Verfügung stehenden Dienste integriert werden können. Ein weiterer Aspekt war die Erfassung von Belastungsdaten der Maschinen und Systeme, die sich zur Steigerung der Verfügbarkeit oder Erhöhung der Produktivität nutzen lassen. Auch für diese Umfänge wurden Integrationsmöglichkeiten im Rahmen der Plattform untersucht. Parallel dazu wurden Methoden der Produktentwicklung erarbeitet, die für das zu fertigende Bauteil Industrie 4.0-Funktionen festlegen, z. B. zur automatischen Identifikation eines Bauteils. Ziel ist es dabei, die Potenziale eines Industrie 4.0-Produktionssystems voll nutzen zu können.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Als Ergebnis liegt eine Fabrikautomatisierungsplattform vor, in der die notwendigen Methoden und Schnittstellen für die globale, herstellerübergreifende Zusammenarbeit bei der Konzeption und Inbetriebnahme von schlüsselfertigen Produktionssystemen definiert und getestet sind sowie neue Werkzeuge und Methoden zur Entwicklung von Geschäftsmodellen und digitalen Services, die über einen Plattformansatz betrieben werden können. Damit wird es möglich, schnell und einfach Produktionssysteme aufzubauen, sicher zu kommunizieren und Anlagenbetreibern Beratung für zu fertigende Bauteile anzubieten. Das Potenzial von Industrie 4.0, in internationaler Zusammenarbeit neue Märkte zu erschließen, kann hierdurch genutzt und durch eine Fabrikautomatisierungsplattform auf eine breite Basis gestellt werden.

• Bosch Rexroth Aktiengesellschaft
• Karlsruher Institut für Technologie (Universitätsaufgabe)
• Schaeffler Technologies AG & Co. KG
• Schunk GmbH & Co. KG Spann- und Greiftechnik