Inselfertigung statt Linie: Mitarbeiter sehen alle Fertigungsabläufe auf dem Monitor.

Inselfertigung statt Linie: Mitarbeiter sehen alle Fertigungsabläufe auf dem Monitor. Fraunhofer IPK

Das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) will eine sich selbst organisierende Produktion erreichen, bei der die Entscheidungsgewalt über den Fertigungsablauf bei den Mitarbeitern liegt, während sie von Werkzeugen unterstützt werden. Auf der Messe stellen die Fraunhofer-Wissenschaftler dazu eine integrierte Industrie-4.0-Fabrik mit einer neuartigen Prozessorganisation vor:  IT-getriebene Werkzeuge ermöglichen, dass Mitarbeiter auf allen Hierarchieebenen zu jeder Zeit die Informationen erhalten, die sie benötigen, um ihren Teil zur termingerechten Fertigstellung des Produkts beitragen zu können – vom Prozessmanagement über die Produktionsplanung bis zur Endmontage.

Die Wissenschaftler zeigen dies am Beispiel der Getriebefertigung, einem Paradebeispiel klassischer Produktion: Zahnräder werden bisher in fest verketteten Linien gefertigt, bei denen beispielsweise Fräs- und Drehmaschinen miteinander verbunden sind. Fällt eine Maschine aus, steht die ganze Linie. Außerdem ist es aufwendig, auf Linien Kleinaufträge mit besonderen Produktmerkmalen zu fertigen. Um flexibler zu werden, hilft es laut  Eckhard Hohwieler, die Verkettung aufzuheben . „Aber das ist nicht so trivial, wie es klingt“, so der Leiter der Abteilung Produktionsmaschinen und Anlagenmanagement am Fraunhofer IPK. Eine Alternative zur Linie sehen die Wissenschaftler in der Werkstattfertigung, bei der Maschinen für ähnliche Fertigungsaufgaben zu Inseln zusammengestellt werden. Damit kein Bearbeitungsschritt vergessen wird „braucht man Methoden, die gewährleisten, dass ein Produkt die Fertigung zügig und zuverlässig durchläuft“, erklärt Hohwieler.

Agentensystem überwacht Fertigungsplan

„Bisher wird in der industriellen Fertigung vorab ein Plan für die komplette Produktion vom Rohling bis zum Zahnrad erstellt. Der wird dann nur noch abgearbeitet“, erläutert Franz Otto, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IPK. Um Werkstattaufträge situationsgerecht zu steuern, entwickeln Otto und seine Kollegen innerhalb des Projekts ‚iWePro‘ (Intelligente Kooperation und Vernetzung für die Werkstattfertigung) zusammen mit Industriepartnern ein Agentensystem, das die Umsetzung des Fertigungsplans überwacht. Die Agenten – Bestandteile der Agentensystem-Software – informieren unter anderem die Mitarbeiter an den einzelnen Arbeitsstationen, welche Maschine für den nächsten Bearbeitungsschritt eines Auftrags vorgesehen ist und assistieren, wenn Umplanungsbedarf entsteht.

„Bevor die Inselfertigung Realität wird, müssen wir prüfen, ob sie tatsächlich besser arbeitet als die technisch ausgefeilte klassische Linienfertigung“, sagt Otto. Dazu simulieren die Wissenschaftler in dem Projekt, welche Kombination aus zentraler Planung und flexibler Umplanung für welchen Anwendungsfall geeignet ist und welche Eingriffe durch die Werkstattmitarbeiter sinnvoll sind. Dabei testen sie auch, wie die Mitarbeiter in der Halle mit den nötigen detaillierten Informationen versorgt werden können, zum Beispiel über Smart Devices.

Die Simulation der Werkstattproduktion zeigt alle Abläufe in der Fertigung auf einem 3D-Bild. „Wir ahmen damit den Blick aus einem Leitstand nach“, sagt Hohwieler. Auf der Hannover Messe kombinieren die Forscher die Simulation mit einem modellgetriebenen Industrie-Cockpit und einem zweiarmigen Montageroboter. Das Cockpit ermöglicht ein flexibles Monitoring aller Unternehmensprozesse, wobei Manager jederzeit den Überblick haben, welcher Auftrag sich in welchem Bearbeitungsstadium befindet. Jeder Nutzer erhält die für seinen Arbeitsbereich nötigen Informationen.

Hannover Messe 2016 – Halle 17, Stand C18