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FachinformationProduktion & KonstruktionIndustrie 4.0 - 09.06.15

Werksbesichtigung bei der SmartFactoryKL

Wo Industrie 4.0 schon heute Standard ist

Wer sich mit Industrie 4.0 auseinandersetzt, stolpert früher oder später über die SmartFactoryKL. Die Technologie-Initiative zieht mit funktionierenden Schauinstallationen zur vernetzten Fertigung immer wieder die Aufmerksamkeit auf sich. proALPHA ist seit 2012 Mitglied der bei SmartFactoryKL. Grund genug, für einen Blick hinter die Kulissen.

Was ist die SmartFactoryKL?

Während ERP-Systeme zumeist von einem Anbieter entwickelt werden, verknüpft das „Industrie 4.0“-Konzept die unterschiedlichsten Technologien. Hierzu gehören etwa Maschinen, Software, Telekommunikation oder IT-Infrastruktur. Das setzt standardisierte Formate und Schnittstellen voraus, die – Stand heute – nur teilweise zur Verfügung stehen. Wie schnell es die smarte Fabrik vom Reißbrett in die Betriebe schafft, hängt also davon ab, bis wann die letzten Kommunikationslücken geschlossen sind.

Genau daran arbeitet die SmartFactoryKL: Die herstellerunabhängige Technologie-Initiative wurde 2005 von Forschungsinstituten und der deutschen Wirtschaft gegründet. Für Ingenieure, Softwareentwickler und Automatisierungsspezialisten ist sie eine Art „Sandbox“. Eine Spielwiese mit einem einzigartigen Umfeld: Hier können Innovationen im engen Zusammenspiel mit angrenzenden Technologien getestet und verfeinert werden. Ziel ist es, allgemein gültige Standards für smarte Fabriken zu entwickeln.

Darüber hinaus leistet die SmartFactoryKL Aufklärungsarbeit in Sachen Industrie 4.0: Seit 2012 macht die Initiative mit vernetzten Produktionsszenarien auf sich aufmerksam, die auf Ausstellungen wie der Hannover Messe oder am Vereinssitz in Kaiserslautern gezeigt werden. Die Schaufabriken vermitteln Produktionsbetrieben einen Eindruck vom aktuellen Stand der Technik.

Gemeinsam auf dem Weg zur smarten Fabrik

Wer engagiert sich in der SmartFactoryKL?

Die Mitgliederzahl der SmartFactoryKL ist seit der Gründung stetig gewachsen. Inzwischen engagieren sich mehr als 30 Partner. Neben proALPHA gehören hierzu beispielsweise die Universität Kaiserslautern, das Deutsche Institut für Künstliche Intelligenz (DFKI) sowie namhafte Hersteller wie der Netzwerk- und Infrastrukturspezialist Cisco oder Maschinen- und Anlagenbauer wie Bosch Rexroth, Siemens oder Festo.

Wo liegen die Schwerpunkte der Forschung?

Anders als eine Unternehmenssoftware lässt sich die smarte Fabrik nicht aus einer Hand realisieren. Von Sensoren über Maschinen und Infrastruktur bis hin zum ERP-System – es gilt die unterschiedlichsten Technologien auf einen Nenner zu bringen.
Ein Schwerpunkt der Forschung liegt darin, die Anknüpfungspunkte der verschiedenen Komponenten zu standardisieren. Fertigungsbetriebe sollen künftig in der Lage sein, Produktionsstrecken modular zu konzipieren und die einzelnen Bausteine nach dem „plug & produce“-Prinzip auf einfache Weise zu integrieren.

Dabei stehen folgende Herausforderungen im Fokus:

 

  • Um Maschinen, Sensoren und IT-Systeme effizient miteinander zu verknüpfen, sind interoperable Schnittstellen erforderlich.
  • Wenn Fertigungsstrecken aus einzelnen, frei austauschbaren Modulen bestehen, müssen Roboter und Automaten in der Lage sein, sich gegenseitig zu identifizieren. Erst dann ist es möglich, den Produktionsprozess automatisch zu steuern.
  • Frei austauschbare Fertigungsmodule setzen einheitliche Verbindungen, zum Beispiel für die Daten- und Energieversorgung voraus.
  • Um Maschinendaten zu analysieren oder kurzfristige Produktionsänderungen einzuspielen, ist eine nahtlose Integration zwischen Maschinen und ERP-System erforderlich.

Weitere Schwerpunkte liegen auf der Einbindung mobiler Technologien – etwa, um den Fertigungsprozess leichter zu steuern, und zu überwachen – und dem Einsatz von RFID-Chips. Letztere begleiten das Werkstück als virtuelles Produktgedächtnis auf seinen Weg durch die smarte Fabrik.

Das ERP-System koordiniert die smarte Produktion

Welche Rolle spielt proALPHA bei der SmartFactoryKL?

proALPHA gehört seit 2012 zu den Mitgliedern der SmartFactoryKL. Beide kennen sich vom gemeinsamen Engagement beim Spitzencluster „Softwareinnovationen für das digitale Unternehmen“.

ERP-Anwendungen wie proALPHA ERP spielen beim Industrie 4.0-Konzept eine zentrale Rolle: An der Schnittstelle zwischen Mensch und smarter Fabrik koordinieren sie die Produktion, takten kurzfristige Änderungen ein oder bereiten relevante Informationen aus der Fertigung entscheidungsorientiert auf. 

Bei den Szenarien der SmartFactoryKL kommen unter anderem die „proALPHA Integrated Workbench“ und der „proALPHA Produktkonfigurator“ zum Einsatz. Während die Integrated Workbench den Datenaustausch mit den Maschinen der Produktion steuert, wird über den Produktkonfigurator festgelegt, welche Varianten in welcher Stückzahl und Reihenfolge zu produzieren sind.

Für proALPHA ist die SmartFactoryKL eine ideale Plattform, um über den eigenen Tellerrand zu schauen. Die engen Kooperation und die gemeinsamen Tests sind hilfreich, um intelligente, hoch integrierte Produkte zu entwickeln. Auf diese Weise ist es bereits jetzt möglich, künftige industrielle Anforderungen erfüllen.

Industrie 4.0-Szenarien sind bereits heute möglich

Wie kommt die SmartFactoryKL beim Thema „Industrie 4.0“ voran?

Die SmartFactoryKL präsentiert den aktuellen Stand der Forschung im Rahmen von Schau- und Demonstrationsfabriken. Diese sind am Vereinssitz in Kaiserslautern oder auf Fachausstellungen wie der Hannover Messe zu sehen. Im Fokus stehen dabei zumeist individuelle Produktvarianten in kleinen Losgrößen. Die Produktionsverfahren sind bewusst einfach gewählt und auch für Außenstehende verständlich. Auf der diesjährigen Hannover Messe präsentierte die Initiative die Industrie 4.0-konforme Fertigung individueller Visitenkartenhalter in der Losgröße 1. Besucher konnten nicht die nur laser-gravierte Signatur, sondern auch die Farbe des Deckels wählen. Insgesamt waren 16 Partner an der Konzeption und Realisierung der Schaufabrik beteiligt.

Die verschiedenen Module der Produktionsanlage waren über Infrastrukturboxen verbunden, wobei die Reihenfolge keine Rolle spielt.

Die Auftragsvorgaben wurden mithilfe des proALPHA Produktkonfigurators erfasst und auf einem RFID-Chip gespeichert.

Der Chip begleitete das Werkstück auf dem Weg durch die vernetzte Fabrik. Das „digitale Produktgedächtnis“ enthielt unter anderem die Konfiguration und Produktionsreihenfolge. Im Laufe des Fertigungsprozesses wurden die Daten zum Lebenszyklus ständig aktualisiert. Dadurch war das Werkstück in der Lage, sich selbstständig durch die Produktion zu bewegen.

Eine Päzisionswaage und eine hoch auflösende Kamera sicherten am Ende des Prozesses die automatische Qualitätskontrolle.

So einfach das Beispiel auch ist, es unterstreicht, dass sich Industrie 4.0-Szenarien bereits heute technisch realisieren lassen.

Fazit

Produktionsbetriebe stehen vor enormen Herausforderungen: Individuelle Produkte, kurze Lebenszyklen und der wachsende Kostendruck sind nur einige der wichtigsten Fragen. Industrie 4.0 hat darauf die passenden Antworten.

Die Forschung der SmartFactoryKL trägt dazu bei, die Technologien für die Fabrik der Zukunft entscheidend voranzubringen und laufend zu optimieren. Die deutsche Industrie erhält so die Chance, ihre führende Position am Weltmarkt zu behaupten – bevor andere schneller sind.

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