Im Rahmen des Spitzenclusters it’s OWL arbeiten Unternehmen und Hochschulen gemeinsam an den Technologien und Lösungen für die Produktionsanlagen und Maschinen von morgen.

Im Rahmen des Spitzenclusters it’s OWL arbeiten Unternehmen und Hochschulen gemeinsam an den Technologien und Lösungen für die Produktionsanlagen und Maschinen von morgen.Weidmüller

Als ein Aushängeschild für die Innovations- und Wirtschaftskraft NRWs kristallisiert sich derzeit die Automatisierungstechnik heraus, genauer: der Spitzencluster Intelligente Technische System in Ostwestfalen-Lippe (it‘s OWL). Das Prädikat Spitzencluster ist keine Wortschöpfung des Standortmarketings, sondern eine Auszeichnung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, die hart erarbeitet sein will. Mit dem Ziel die leistungsfähigsten Technologiecluster aus Wirtschaft und Wissenschaft in Deutschland zu stärken und weiter auszubauen, hat das BMBF im Jahr 2007 den Wettbewerb Spitzencluster initiiert. Seitdem wurden in drei Tranchen – zuletzt 2012 – 15 Spitzencluster aus insgesamt 83 Bewerbungen gekürt. It‘s OWL hat sich mit seinem Entwicklungsschwerpunkt ‚intelligente Systeme‘ gegen harte Konkurrenz durchgesetzt und wird über die nächsten fünf Jahre mit insgesamt 40 Millionen Euro gefördert. Weitere 60 Millionen Euro stellen die Clusterpartner zur Verfügung. Insgesamt arbeiten im Spitzencluster 174 Unternehmen, Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Organisationen in 45 Forschungs- und Entwicklungsprojekten zusammen. Davon sind 32 Projekte bereits aufgesetzt, weitere 13 sollen ab 2015 folgen.

Zu den 25 Kernunternehmen von it‘s OWL zählen Automatisierungsanbieter wie Beckhoff, Harting, Lenze, Phoenix Contact, Wago, Weidmuller oder Wittenstein. Diese Unternehmen setzen im Rahmen des Spitzenclusters konkrete Entwicklungsprojekte, deren Ergebnisse zu marktreifen Produkte umgesetzt werden sollen. Wichtige Grundlagen steuern die beteiligten Hochschulen bei, die derzeit in fünf Querschnittsprojekten erforscht und entwickelt werden:

  • Selbstoptimierung
  • Mensch-Maschine-Interaktion
  • Intelligente Vernetzung
  • Energieeffizienz
  • Systems Engineering

Querschnittsprojekte stehen allen offen

Diese Technologieplattformen sollen über Transferprojekte auch anderen Unternehmen zur Verfügung stehen. Ziel des Projekts Selbstoptimierung ist ein Instrumentarium zu schaffen, für die Integration der Selbstoptimierung in die Maschinen und Produktionssysteme von morgen. Dazu werden entsprechende Methoden und Verfahren praxistauglich aufbereitet, beispielsweise maschinelles Lernen, intelligente Steuerungs- und Regelungskonzepte sowie Methoden zur Steigerung der Verlässlichkeit. Grundlagen dafür sind die Informations- und Kommunikationstechnik, die mechatronische Systeme mit Teilintelligenz ermöglichen werden. Dadurch entstehen selbstoptimierende Systeme, die autonom und flexibel auf sich ändernde Bedingungen reagieren können. Unternehmen können damit effizientere Produkte und Produktionssysteme entwickeln sowie die Benutzerfreundlichkeit steigern.

Mit den Produktionssystemen müssen sich auch die Bedienungskonzepte wandeln, hin zu einer Interaktion zwischen Mensch und Maschine.

Mit den Produktionssystemen müssen sich auch die Bedienungskonzepte wandeln, hin zu einer Interaktion zwischen Mensch und Maschine. Heinz Nixdorf Institut

Eine intuitive Bedienung wird mit steigender Komplexität intelligenter technischer Systeme immer wichtiger, weshalb der Cluster diesem Thema ein eigenes Querschnittsprojekt widmet, die Mensch-Maschine-Interaktion. In intuitiven Bedienschnittstellen von Maschinen und Produkten  steckt enormes Entwicklungspotenzial, etwas die Steuerung per Gestik, Berührung, Sprache oder auch nur mit Blicken. Virtual Reality und Augmented Reality steigern die Effizienz der Entwicklung von Systemen, beispielsweise im Rahmen von Design Reviews. Und angesichts alternder Belegschaften und dem Mangel an Spezialisten wird es immer wichtiger, Arbeitnehmer länger produktiv im Unternehmen zu beschäftigen und gleichzeitig hochwertige und wertschöpfende Arbeiten ausführen zu lassen. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von ­Methoden und Verfahren für intuitive ­Bedienschnittstellen. Unternehmen erhalten so Unterstützung, um die kommenden MMI-Technologien in ihre zu integrieren und deren Benutzungsfreundlichkeit zu steigern.

Wesentliches Merkmal intelligenter technischer Systeme ist ihre dynamische Vernetzung und Koordination. Dazu müssen die Systeme selbständig miteinander kommunizieren können. Heutige Produkte und Produktionssysteme können das nicht – etwa automatisch auf Veränderungen ihrer Umgebung reagieren und mit neuen Systemen kommunizieren. Derzeit müssen neue Komponenten einer Anlage manuell konfiguriert werden.

Anleihen aus der PC-Technologie

Zentrales Element intelligenter Systeme bildet eine selbstorganisierende Kommunikation, die als eins von fünf Querschnittsprojekten am Institut für industrielle Informationstechnik der Hochschule Ostwestfalen-Lippe in Lemgo erarbeitet wird.

Zentrales Element intelligenter Systeme bildet eine selbstorganisierende Kommunikation, die als eins von fünf Querschnittsprojekten am Institut für industrielle Informationstechnik der Hochschule Ostwestfalen-Lippe in Lemgo erarbeitet wird.inIT

Dass es auch automatisch funktioniert, zeigt das Beispiel eines USB-Sticks: Beim Anschließen installiert er sich selbständig als neue Komponente am Computer. Diese Funktionalität ist auch für Geräte, ­Maschinen und Produktionsanlagen notwendig. Dazu müssen die einzelnen Komponenten ihren Zustand und ihre Umgebung eigenständig analysieren können. Mittels intelligenter Vernetzung werden dann selbständige Interaktionen zwischen den Komponenten möglich. Ziel des Projekts ist die Erarbeitung von Plug-and-Play-Funktionalitäten für Geräte, Maschinen und Produktionsanlagen. Dabei sollen vor allem die Anforderungen des Zusammenwirkens unterschiedlicher Komponenten, die Verlässlichkeit und die Integrationsfähigkeit in ressourceneffiziente Geräte berücksichtigt werden. Die Grundlage bildet dazu eine Referenzarchitektur, die verschiedene Interaktionsszenarien in dynamischen und kooperativen Netzwerken unterstützt. Weiterhin werden wiederverwendbare Koordinationsmuster für die Vernetzung, Mechanismen zur Selbstkonfiguration sowie Verfahren zur Informationsverdichtung erarbeitet und in einer Implementierungsplattform zusammengeführt.

Tor-Kontrolle aus NRW:Von der Fifa geadelt

Wenn Mitte Juni in Brasilien der Fifa Confederations Cup 2013 beginnt ist auch Technik aus NRW dabei: das Torliniensystem Goal Control-4D aus Würselen.

Die Goal Control GmbH in Würselen, rüstet in Verbindung mit dem Goal Ref-Uhrensystem des Fraunhofer IIS (Institut für integrierte Schaltungen) in Erlangen den Fifa Confederations Cup 2013 in Brasilien mit ihrem Torliniensystem Goal Control-4D aus. Das Überwachungssystem hat im Februar 2013 offiziell die Fifa-Lizenz erhalten und basiert auf 14 Hochgeschwindigkeitskameras. Um das Spielfeld herum angeordnet und auf beide Tore ausgerichtet. Sobald der Ball in die Nähe der Torlinie kommt, erfassen die Kameras dessen Position in allen drei Dimensionen (X-, Y- und Z-Koordinaten). Überquert der Ball die Torlinie komplett, überträgt die zentrale Auswertungseinheit in weniger als einer Sekunde ein verschlüsseltes Signal an den Funkempfänger des Goal Ref-Systems, das der Schiedsrichter am Handgelenk trägt. „Unser großes Alleinstellungsmerkmal ist die Flexibilität und Genauigkeit“, betont Goal Control-Geschäftsführer Dirk Broichhausen. Goal Control-4D funktioniert mit jedem beliebigen Standardball. Ebenso können vorhandene Tore mit weißen Netzen weiterhin genutzt werden. Darüber hinaus zeichnet das System optional auch die Kamerabilder von Tor-nahen Ereignissen auf. So können beispielsweise Spielszenen später analysiert werden. Der Fifa Confederations Cup findet vom 15. bis 30. Juni in den brasilianischen Städten Rio de Janeiro, Brasilia, Fortaleza, Belo Horizonte, Salvador und Recife statt.