Digitalisierung zum Anfassen

Die inhaltlichen Schwerpunkte der TU-Wien-Pilotfabrik-Industrie-4.0 mit mehreren Industrie- und Forschungspartnern als Demonstrationsfabrik für Smart Production und Cyber-Physische Produktionssysteme fokussieren auf die diskrete, variantenreiche Serienfertigung bis hin zur Fertigung in kleinsten Stückzahlen (Losgröße 1, „High-Mix and Low-Volume“). Als Beispielprodukt werden in der Pilotfabrik individualisierte 3D-Drucker produziert. Ein besonderer Schwerpunkt ist die Durchgängigkeit der IT-Lösungen zu gewährleisten und weiterzuentwickeln. Das bedeutet, die IT-Lösungen für Produktentwicklung, Simulation, Produktionsplanung, Logistik und Qualitätssicherung etc. arbeiten alle zusammen und „sprechen“ dieselbe Sprache. Daten, die an einer Stelle erfasst wurden, werden niemals an einer anderen Stelle (womöglich händisch) nochmals erfasst.

Der digitale Zwilling sorgt für eine effiziente Produktion

Entscheidend für eine effiziente Produktion ist der sogenannte "digitale Zwilling". Das heißt, am Computer werden Abläufe in der Fabrik virtuell simuliert noch bevor sie gebaut wird. Damit können im Voraus Änderungen an Produktprozessen abgebildet und Alternativen durchgespielt werden. In den Pilotfabriken demonstriert Siemens den Mehrwert des durchgängigen digitalen Zwillings in der industriellen Fertigung. Eine Fräsmaschine wird beispielsweise mittels Siemens-NX-Software konstruiert und daraus wird ein digitaler Zwilling erstellt. Der digitale Zwilling wird mit einer echten SINUMERIK in Betrieb genommen. Man nennt das "Hardware-in-the-Loop“. Erst wenn das ohne Probleme funktioniert, wird die echte Maschine gebaut und in Betrieb genommen. Das spart Zeit und Kosten bei der echten Inbetriebnahme und ermöglicht das Entwickeln und Testen von Steuerungscodes bevor oder während die Maschine noch gebaut wird.

Der digitale Zwilling des Produktes ermöglicht beispielsweise Festigkeitssimulationen. Dadurch kann überprüft werden, ob geplante Schweißnähte ausreichen, damit ein Auto einen Unfall sicher übersteht. Mithilfe des digitalen Zwillings der Produktion können Kosten einer Fertigungslinie optimiert werden, indem die Reihenfolge der Fertigungsschritte so ausgewählt wird, dass alle Maschinen fortwährend gut ausgelastet sind. Der Performance-Zwilling hat zwei Ausprägungen: Den Maschinenbauer interessiert was seine Maschinen über ihre Lebensdauer hinweg "erleben" und wie sie sich dabei verhalten, den Produkthersteller (z.B. Automobil-Zulieferer) interessiert, was sein Produkt über die ganze Lebensdauer "erlebt" und wie es sich dabei verhält. Diese Erkenntnisse fließen zum Beispiel in das Produktdesign, um etwa den Energieverbrauch über die Lebensdauer zu verbessern.

 

Forschung zur Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK)

Die TU-Pilotfabrik in der Seestadt Aspern verfolgt einen holistischen Ansatz und berücksichtigt auch die Einbettung des Menschen in die Digitalisierung. Der Mensch soll in der Produktion nicht ersetzt werden, sondern Roboter sollen ihm zur Hand gehen und ihn entlasten. Digitale Assistenzsysteme zielen darauf ab, die Zusammenarbeit zwischen menschlichen Experten und künstlich intelligenten Maschinen zu perfektionieren und auf diese Weise neue Planungs- und Produktionsprozesse zu schaffen. In Kollaboration mit dem Institut für Managementwissenschaften der TU Wien wird in der Pilotfabrik ein praxisnaher Anwendungsfall für das Siemens-SIMEA-Werk umgesetzt. Im Zuge einer Mensch-Roboter-Interaktion werden Leistungstransistoren für die SITOP-Netzteilfertigung bestückt. Mensch und Roboter arbeiten dabei miteinander und teilen sich die Aufgaben. Ziel ist zu erforschen, wie der Kunde bestimmen kann, welche Aufgaben an den Roboter vergeben werden, welche der Mensch erledigt und welche je nach Auslastung und Verfügbarkeit entweder der Mensch oder der Roboter erledigen kann. Dabei wird auch erforscht wie die Interaktion stattfinden soll.

Weitere Informationen:
An Standorten in Wien, Graz und Linz kooperieren Trägeruniversitäten mit einem Konsortium von rund 20 Industriepartnern, um Innovationen für die Fabrik der Zukunft zu entwickeln. Der Aufbau der Pilotfabriken wird durch das Infrastrukturministerium (bmvit) über die FTI Initiative Produktion der Zukunft „Pilotfabriken Industrie 4.0“ und die beteiligten Industriepartner unterstützt. Siemens beteiligt sich an allen drei Pilotfabriken und stattet sie u.a. mit dem offenen IoT-Betriebssystem MindSphere, SIMATIC-Automatisierungslösungen oder der PLM(Product Lifecycle Management)-Software Teamcenter NX und High-End-Simulationstools aus.