Teilprojekt 1:

Entwicklung eines Expertensystems zur Bewertung und Weiterentwicklung innovativer Fertigungsverfahren und Materialien

Der anhaltende Wettbewerbsdruck in Verbindung mit dem, sich gerade in Bayern abzeichnenden Facharbeitermangel zwingt, neben höheren Energiekosten zur Nutzung aller Verbesserungspotenziale. Die gestiegene Produktivität durch neue Werkzeuge führt auf der anderen Seite zu kürzeren Prozesszeiten. In den letzten 100 Jahren hat sich die erreichbare Schnittgeschwindigkeit in der Stahlzerspanung annähernd um den Faktor 100 erhöht! Aufgrund der hohen Innovationsgeschwindigkeit ist der Blick in die Produktion in der Regel ein Blick in die Vergangenheit. Prozesse wurden vor Jahren optimiert und dann nicht mehr geändert.

Die Entwicklung und Erprobung eines einfach anwendbaren Kennzahlensystems, mit dessen Hilfe die Energieeffizienz und zusätzlich die Wirtschaftlichkeit eines Zerspanungsprozesses bewertet und verglichen werden kann, wird insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen die Möglichkeit geben, Prozesse kostengünstig vergleichbar zu machen, mit dem Ziel immer den aktuell besten Prozess anzuwenden.

Verantwortlich: Prof. Dr. Wolfgang Blöchl

Teilprojekt 2:

Entwicklung von Methoden zur Effizienzsteigerung in der Modellerstellung für die digitale Fabrik

Mit dem Konzept der Virtuellen Inbetriebnahme kann bereits in frühen Phasen der Entwicklung und Konstruktion sowohl das Betriebs- als auch das Störungsverhalten der Maschine getestet und optimiert werden. Die reale Inbetriebnahme startet mit qualitativ höherwertiger Steuerungssoftware. Dies führt zu einer Verkürzung der Inbetriebnahmezeit und der Inbetriebnahmekosten. Darüber hinaus kann das virtuelle Maschinenmodell für Schulungsmaßnahmen der späteren Maschinenbediener oder für eine Umrüstplanung/Optimierung in der Betriebsphase genutzt werden.

Diese Vorteile können jedoch nur dann wirtschaftlich realisiert werden, wenn der Modellierungsaufwand für die benötigten Simulationsmodelle soweit wie möglich minimiert wird. Die Entwicklung von Komponentenbausteinen stellt einen innovativen Ansatz zur Reduzierung des Modellerstellungsaufwandes im Bereich der Virtuellen Inbetriebnahme dar. Der Modellerstellungsaufwand reduziert sich auf die Auswahl und Parametrierung der benötigten Komponentenbausteine. Innovative Technologien zur automatischen Modellerstellung bieten weitere Rationalisierungspotenziale.

Damit wird auch kleinen und mittelständischen Unternehmen, die über keine spezialisierte Simulationsabteilung verfügen, die wirtschaftliche Erstellung von Simulationsmodellen für die Virtuelle Inbetriebnahme ermöglicht. Das Projekt fördert somit die weitere Verbreitung von Simulationstechnologien im bayerischen Mittelstand und trägt dazu bei, dessen Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit im internationalen Wettbewerb zu stärken.

Verantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Matthias Wenk

Teilprojekt 3:

Industrie 4.0 mit kostengünstigen Echtzeit-Ethernet und Kleinsteuerungen

Eine entscheidende Basistechnologie für eine Umsetzung von „Industrie 4.0“ ist die echtzeitfähige Ethernet-Kommunikation. In diesem Teilprojekte werden Aspekte der Echtzeit-Kommunikation in der Kombination von Time Sensitive Network (TSN) Features und kostengünstigen Verkabelungssystemen untersucht und die Ergebnisse für die Nutzung durch KMU aufbereitet. Aufgrund der Kostenvorteile erschließt der Einsatz von Verkabelungssystemen wie Reduced Twisted Pair Gigabit Ethernet (RTPGE) zusammen mit TSN nicht nur im Automotive-Bereich, sondern gerade auch für „Industrie 4.0“ und das „Industrial Internet of Things“ ganz neue und umfassende Anwendungsmöglichkeiten.

Zielsetzung ist es, die im großen Maß vom Automotive-Umfeld getriebenen Entwicklungen von TSN und von kostengünstigen Verkabelungssystemen, die sich zurzeit in den IEEE Standardisierungen niederschlagen, für Industrial Ethernet qualifiziert nutzbar zu machen. Anhand einer prototypischen Realisierung einer Low Cost Echtzeit Ethernet Kommunikation soll die Anwendbarkeit im industriellen Umfeld auch für KMU ermöglicht werden. Eine Implementierung, die auf Features von Standardchipsätzen basiert und exemplarisch ein gängiges Industrial Ethernet Protokoll prototypisch realisiert, soll dies demonstrieren. Weitere Kostenvorteile werden durch den Einsatz von Low Cost Steuerungen erzielt werden. Zusätzlich wird das vorhandene Know-how zur kontaktlosen Energie und Datenübertragungen genutzt, um weitere Anwendungsfelder zu erschließen. Die Arbeiten werden in enger Kooperation mit dem An-Institut „aia automations Institut“ durchgeführt.

www.oth-aw.de/schmidt | www.aia-oth.de| hp.schmidt@oth-aw.de

Verantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Schmidt

Teilprojekt 4:

Entwicklung neuartiger Bedienkonzepte zur Steuerung und Überwachung von digitaler Produktion

Aufgrund bestehender Industriekontakte, vorangegangener Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, sowie aufgrund der Erkenntnisse bei der Betreuung von in Industrieunternehmen durchgeführten Masterarbeiten haben wir erkannt, dass es Forschungsbedarf im Bereich Bedienkonzepte von verteilten digitalen Industriesteuerungen gibt. Dieser Bedarf wird vermutlich durch die Initiativen zur Einführung von Industrie 4.0 in Bayern noch weiter steigen. Dies wird offensichtlich, wenn man bedenkt, dass sogar regionale Hersteller Industrieanlagen planen, die zukünftig weitgehend autonom und selbstregulierend arbeiten sollen. Wenn kein Personal mehr direkt an der Maschine arbeitet, muss die Möglichkeit der Überwachung und Steuerung von Außerhalb gegeben sein. Die immer größere werdende Verzahnung der Produktionsprozesse erfordert eine globale Form der Betriebsüberwachung, die bisher vorherrschende lokal operierende Überwachungs- und Steuerungssysteme ersetzen muss.

Verantwortlich: Prof. Dr. Dieter Meiller