Robustheit durch Integration, Interaktion, Interpretation und Intelligenz (RobIN40)

Problemstellung
Umformprozesse zählen zu den produktivsten industriellen Fertigungsverfahren. In einer kurzen Zeit gilt es, möglich große Stückzahlen von hochwertigen Produkten, beispielsweise aus den Bereichen Fahrzeugbau, Bauwesen, Haushaltsgeräteindustrie oder der Medizin- und Elektrotechnik, zu fertigen. Die hohe Produktivität und die vielfältige Anwendbarkeit der Produkte machen die Umformtechnik zu einem Rückgrat der produzierenden Industrie.
Die Einbettung von Umformprozessen in die innerbetrieblichen Informations- und Materialflüsse weist häufig erhebliche Lücken auf. Insbesondere eine Vernetzung mit anderen Planungs- und Wertschöpfungsprozessen ist in der Praxis kaum gegeben. Üblicherweise wird ein Umformaggregat mit Halbzeugen aus einem Lager versorgt und formt diese um. Vor dem nächsten Bearbeitungsschritt oder der Versandabwicklung (bei Fertigteilen), werden die Bauteile meist erneut in einem Lager abgelegt. Die benötigten Werkzeuge und andere Betriebsmittel, die für den Umformprozess benötigt werden, kommen meist aus einem separaten Werkzeuglager. Ausgeprägte Informationsflüsse liegen in der Regel nur zwischen der Prozessplanung und dem Umformaggregat vor. Diese Informationen dienen überwiegend zu prozessspezifischen Steuerung und Einrichtung des Umformaggregates.Bedingt durch eine weitgehende Entkopplung von Materialfluss und Informationsfluss sind die Möglichkeiten der autonomen Prozessanpassung in vor- und nachgelagerten Wertschöpfungsschritten stark eingeschränkt und die Chancen zur gezielten Akkumulation und Auswertung von Erfahrungen sehr gering. Für die Auslegung robuster Prozessketten, auch bei stark schwankenden Chargengrößen, ist eine Erweiterung der Informationsflüsse unumgänglich.

Projektziel
Das Ziel des Forschungsprojekts RobIN 4.0 ist es, Informationsflüsse parallel zu den produktiven Materialflüssen in der Umformtechnik zu ermöglichen. Dadurch kann eine bessere Prozessrobustheit bzw. Produktionssicherheit erreicht und die Produktivität prozessübergreifend gesteigert werden.

Vorgehensweise
Erarbeitet werden die prototypische Umsetzung einer geeigneten Sensorik sowie das Potenzial der Erweiterung von Informationsflüssen anhand von Anwenderprozessen. Weil derzeit keine robuste, kostengünstige und universell im Produktionsumfeld der Umformaggregate einsetzbare Sensorik zur Verfügung steht, werden integrierte Sensorsysteme entwickelt. Diese bilden in Form von sensorischen Verbindungselementen das Koppelglied zwischen virtueller Planungs- und Steuerungswelt sowie physischer Fertigungsumgebung. Weiterhin werden neue Wege der Signalinterpretation beschritten, um in Verbindung mit den zu entwickelnden prozessindividuellen Steuerungen das Potenzial einer dezentralen Intelligenz in der Produktion zu erschließen. Hiermit werden Voraussetzungen für eine optimierte Prozessrobustheit gegenüber Störgrößen durch die Interpretation und Auswertung der ermittelten Informationen und durch eine intelligente Prozessregelung geschaffen.

Ergebnisse und Anwendungspotential
Als Endergebnis entsteht eine Demonstrationsprozesskette, in der sowohl die Möglichkeit einer Prozessregelung als auch die Möglichkeit einer Anpassung der vor- und nachgelagerten Prozesse und zusätzlich die Möglichkeit zur Kommunikation mit externen Dienstleistern gegeben ist. Dadurch kann der umformtechnischen Branche ein Instrument an die Hand gegeben werden, in Zukunft weiterhin konkurrenzfähig am Standort Deutschland zu produzieren.
Durch die Kombination der Vorarbeiten und Expertisen der Konsortialpartner von „RobIN 4.0“ ist die Möglichkeit gegeben, eine integrierte und interagierende Prozessbeobachtung, Prozessüberwachung und prozessübergreifende Steuerung zu realisieren und in der Praxis umzusetzen.

• GSU Schulungsgesellschaft für Stanz- und Umformtechnik mbH
• H & T Produktions Technologie GmbH
• ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH
• KAMAX Automotive GmbH
• Kistler Instrumente Gesellschaft mit beschränkter Haftung
• LS - Mechanik GmbH
• Phoenix Feinbau GmbH & Co. KG vorm. Noelle und Berg
• Schwer + Kopka GmbH
• Technische Universität Darmstadt
• Universität Stuttgart