Digitale CoEvolution für Produktionssysteme (CoEvolution)

Problemstellung
Schwerpunkt der Planung und Steuerung von Produktionssystemen liegt auf einem möglichst harmonischen Zusammenwirken von mehreren verketteten Stationen. Störungen an einzelnen Abschnitten können jedoch Verkettungsverluste in der Produktion provozieren, weil die Versorgung von nachgelagerten Stationen folglich nur eingeschränkt möglich ist. Daher wird verstärkt auf die Simulation zurückgegriffen, um verschiedene Systemvarianten und Steuerungsstrategien zu analysieren. Aufgrund von Veränderungen im Produktportfolio und kontinuierlichen Optimierungen unterliegt das Produktionssystem jedoch einem stetigen Wandel. Anpassungen an Fertigungsabläufen, Transport- und Speichereinrichtungen mit Auswirkungen auf Qualität und Zeit werden dabei in den Simulationsmodellen oft nicht nachgetragen, sodass eine breite und insbesondere eine betriebsbegleitende Nutzung vorhandener Modelle nicht mehr möglich ist.

Projektziel
Die Zielstellung des Forschungsprojekts CoEvolution liegt auf der Entwicklung einer Methodik zur zyklischen Generierung von Simulationsmodellen für Produktionssysteme zum jeweils aktuellen Zeitpunkt. Die Basis der angestrebten Forschungsarbeiten bildet dabei der biologische Zellzyklus – ein kontrollierter Kreislauf von Wachstum, Teilung und Differenzierung – als eine bedeutende Komponente der Evolution.

Vorgehensweise
Nach dem Vorbild der Natur sollen die Verarbeitung und Analyse typischer Datenbestände einer Produktion untersucht und optimiert werden. (Informations-) technische Zellen adaptieren dazu die Fähigkeit zur Vermehrung durch wiederholte Zellteilungen. So entstandene Zellkolonien bilden das Verhalten von Produktionssystemen in bionischen Simulationsmodellen nach. Im Sinne einer solchen biologisch inspirierten Datenverarbeitung werden beispielsweise zunächst ausreichend große Datenbestände innerhalb einer technischen Zelle akkumuliert, um eine Zellteilung erstmalig zu ermöglichen. Kontroll- und Reparaturmechanismen der biologischen Zellen können dabei neue Impulse für Problemstellungen der Datenqualität und -analyse liefern. Weitere Zellteilungen und die damit einhergehende Vererbung und Anreicherung von gewonnen Informationen provozieren letztlich eine Differenzierung. Diese Spezialisierung orientiert sich dabei am zeitlichen und logischen Verhalten der unterschiedlichen Stationen in einem Produktionssystem. 

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die Pilotierung der Methodik erfolgt dabei an einer Großserienfertigung. Biologisch-inspirierte Visualisierungen explorieren begleitend neue Ansätze zur Integration des Menschen in eine zunehmend digitalisierte Umwelt und demonstrieren abschließend die Forschungsergebnisse. Die verbesserte Kopplung von Produktionssystem und zugehörigem Simulationsmodell strebt eine signifikante Unterstützung für typische Abläufe zu kontinuierlichen Verbesserungen der Produktion in verschiedenen Branchen an, z. B. Automobil- und Elektronikindustrie. Außerdem wird die Grundlage zur Automatisierung und damit zur Wiederholbarkeit und Steigerung der Qualität und Leistungsfähigkeit dieser Abläufe geschaffen.

• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• N+P Informationssysteme GmbH