Selbstorganisierend, intelligent und mit Echtzeit-Informationen

Geräte des täglichen Lebens werden intelligenter: Smartphone und Co. sind aus dem beruflichen wie privaten Alltag nicht mehr wegzudenken. Reale und digitale Welt wachsen zügig immer mehr zusammen – vom Printbuch zum E-Book, vom Bargeld zur kontaktlosen Bezahlung via Mobile Device. Dieser enorme Wandel führt zu ungeahnten Möglichkeiten, nicht nur für den einzelnen Konsumenten, sondern auch für Unternehmen. Als Innovationstreiber der Wirtschaft zwingt die vierte industrielle Revolution die Industrie zum Umdenken: Die ganzheitliche Vernetzung und Kommunikation von Maschinen, Menschen und Ressourcen in der smarten Fabrik der Zukunft soll zu einer effizienten, schnellen und flexiblen Fertigung führen. Dabei ist es notwendig, die gesamte Wertschöpfungskette eines Produkts von der Logistik, Produktion bis hin zum eingesetzten Personal eingehend zu betrachten.

Eine hohe Wandlungsfähigkeit der Fertigung, ohne größere Umbauten, wird massiv an Bedeutung zunehmen, denn der Trend geht klar zu einer starken Individualisierung der Produkte – Stichwort Losgröße Eins. Zukünftige Produktlebenszyklen orientieren sich zunehmend an persönlichen Kundenwünschen, so wird der Käufer zum Hersteller. Unternehmen müssen auf ihrem Weg zum „Industrie 4.0-Experten“ viele Herausforderungen meistern. Eine davon ist auch die dramatisch wachsende Menge an Informationen und Daten, die beherrscht und genutzt werden muss.

Der Mensch als kreativer Problemlöser

Innovationen und neue Technologien sind wichtig, um im globalen Wettbewerb bestehen zu können. Das gilt besonders in der Automatisierung und damit auch für Deutschland als Produktionsstandort. Maschinen „Made in Germany“ haben weltweit ein hohes Ansehen und entsprechen bereits höchsten Qualitätsstandards. Weitere Optimierungsmöglichkeiten scheinen begrenzt. Umso wichtiger ist es den Fertigungsprozess aus der Vogelperspektive zu betrachten, um den Sprung in die digitale Welt nicht zu verpassen. Die Digitalisierung einer Fertigung kann, richtig genutzt, einen klaren Wettbewerbsvorteil bieten.

Trotz aller selbstorganisierender Technik steht in der Industrie-4.0-fähigen Fabrik der Mensch im Mittelpunkt des Geschehens. Allerdings ändert sich sein Aufgabenspektrum und Verantwortungsbereich: Er agiert mehr als Beobachter. Als kreativer Problemlöser greift er weniger in den Fertigungsprozess ein. Neuartige Assistenzsysteme müssen Daten filtern und diese in Echtzeit und ohne Umwege am Ort des Geschehens zur Verfügung stellen können. Ein enges Zusammenspiel zwischen allen Instanzen ist daher ausschlaggebend. Die Unternehmensgruppe Asys beschäftigt sich seit Jahren intensiv mit der Mensch-Maschine-Interaktion und konzipiert seither stetig neue Bedienkonzepte. Das aus Produktentwicklern, Programmierern und Interaktionsdesignern bestehende interne Team entwickelt kontinuierlich Lösungen für unterschiedliche Anwendungsfälle. So entstand etwa im Jahr 2011 das mittlerweile preisgekrönte Multi-Touch-User-Interface Simplex. Das Prinzip dahinter ist simpel: komplexe, umfangreiche Datenstrukturen einfach, übersichtlich und kontextbezogen darstellen. Ähnliche Bedienabläufe kennt man sonst nur aus Assistenzsystemen im Automobilbereich oder mobilen Endgeräten wie Smartphones oder Tablets.

Bernd Autenrieth (l.), Leitung Softwareabteilung und Dr. Harald Wanka, Senior Vice President Technology, blicken zuversichtlich in die Zukunft: „Aktuell arbeiten über 70 Softwareentwickler an unterschiedlichen Projekten innerhalb der Asys-Gruppe."Asys

Vorausblickend planen und gezielt reagieren

Nicht nur die Kommunikation mit einzelnen Maschinen ist bedeutsam. Die Kunst liegt darin, gesamte Fertigungsketten zu vernetzen und zu visualisieren. Für eine wirtschaftliche Produktion ist der „Blick fürs Ganze“ unumgänglich. Das heißt, der Gesamtprozess muss stetig überwacht werden. Nur mit geeigneten Assistenzsystemen ist ein schnelles und vorausschauendes Handeln möglich. Die von Asys entwickelte Softwarelösung Pulse erlaubt ein ortsunabhängiges Überwachen gesamter Fertigungslinien. Eine digitale Abbildung der Linie auf einem Tablet erleichtert das Lokalisieren von Fehlern und Warnmeldungen. Zudem zeigt die übersichtliche und nach Priorität sortierte To-do-Liste dem Maschinenbediener, welche Arbeiten als nächstes anfallen.

Auf diese Weise kann der Bediener vorausblickend planen und gezielt reagieren – noch bevor es zu einem Linienstillstand kommt. Das erhöht nachweislich die Linienverfügbarkeit und somit die Effektivität einer Produktion. Im Pulse-Netzwerk sind bereits namhafte Hersteller wie Fuji Machine, Kolb Cleaning Technology, Parmi, Rehm Thermal Systems und Viscom. Weitere Partnerunternehmen wie ASM Assembly Systems, Asscon, BTU, Itag, Omron, Pemtron und Vi Technology sind in Planung.

Intelligente und sich selbst organisierende Fertigung

Die Interaktion bei Pulse erfolgt über mobile Geräte wie Tablet oder Smartwatch. Das hat mehrere Vorteile. Zum einen entfällt fast vollständig die Einführungs- und Schulungsphase für Mitarbeiter, denn das Pulse-Interface erlaubt eine intuitive Bedienung. Dabei hat sich das Entwicklerteam an Bedienabläufe von mobilen Endgeräten orientiert. Laut einer aktuellen Trendstudie (März 2015) von Bitkom, dem Digitalverband Deutschlands, nutzen 6 von 10 Bundesbürgern (63 Prozent) ein Smartphone, das sind 44 Mio. Menschen. Diese Alleskönner dienen nicht nur als Kommunikationsmittel. Sie nehmen bereits eine entscheidende Rolle im Leben der Nutzer ein und entwickeln sich immer mehr zum Multitalent, da sie sich als Fernbedienung, Navigationsgerät, Wecker oder Spielekonsole ebenfalls zum Einsatz kommen. Durch die immer größer werdende Auswahl an Apps sind die Anwendungsmöglichkeiten fast unbegrenzt. Der Einsatz von Smartphones oder Tablets in der Produktion birgt ungeahnte Möglichkeiten und lässt sich in verschiedenen Bereichen einsetzen – Datenerfassung, Auswertung, Wartung, Überwachung oder Bedienung von Maschinen. Die Softwarelösung Pulse wird in naher Zukunft auch den Logistikprozess innerhalb einer SMT-Fertigung optimieren. Asys wird erstmals auf der Productronica 2015 eine zukunftsorientierte Pulse-Funktion zeigen, mit der eine Anbindung an autonome Transportroboter möglich wird.

Eine intelligente und sich selbst organisierende Produktion ist eine Vision von Industrie 4.0. In einer automatisierten Fertigung ist es zwingend erforderlich, dass die Linie kontinuierlich mit Material versorgt wird. Das geschieht mithilfe von Be- und Entladesystemen, die am Anfang und am Ende einer Linie stehen. Damit es nicht zu einem Linienstillstand kommt, müssen leere Magazine stetig aufgefüllt werden. Asys optimiert nun diese Materiallogistik innerhalb einer Produktionslinie, indem Be- und Entladesysteme mit autonomen Transportrobotern kommunizieren. Der Asys-Linienbelader sendet über Pulse ein Signal an den mobilen Roboter und fordert diesen auf, das leere Magazin zu ersetzen. Der Roboter navigiert autonom durch die Fertigung, dockt schließlich an das Beladesystem an und tauscht das leere Magazin mit einem vollen. Dieser automatisierte Prozess führt dazu, dass die körperliche Belastung für den Menschen entfällt. Außerdem wird die Transportsicherheit maßgeblich erhöht und der Bediener kann andere Tätigkeiten ausführen. Wertvolle Zeit und zugleich Kosten werden eingespart. Neben klassischen Robotern im industriellen Umfeld sind mobile Transportroboter in einer SMD-Fertigung neu. Der Einsatz von mobilen Maschinen unterstützt und entlastet den Menschen bei seiner Arbeit. Wie eine selbstorganisierte Fertigung in der Praxis aussehen kann, zeigt Asys auf der productronica.

Autonome Intelligenz

Das aktuelle Forschungsprojekt Opak, in welchem Asys mit sieben weiteren namhaften Unternehmen mitwirkt, entwickelt standardisierte Hard- und Softwareschnittstellen für Anlagenkomponenten. Die dabei geschaffenen, zukunftsfähigen Technologien machen klassische Maschinenkomponenten intelligent und autonom, ganz nach dem Motto Plug & Produce. In der Fertigung der Zukunft spielen flexible und wandelbare Produktionsanlagen eine entscheidende Rolle. Maschinen müssen sich schneller und effizienter auf individuelle Produkte einstellen, ohne den gesamten Produktionsprozess umzustellen. Das gelingt mithilfe von intelligenten Komponenten, die sich selbstständig konfigurieren und mit der Maschinensteuerung vernetzen.

Durch die im Asys-Group-Netzwerk bestehenden Synergien und der Zusammenarbeit mit den Partnern des Projekts Opa, war es zum Beispiel möglich, intelligente Greifer mit Plug-&-Produce-Fähigkeit zu realisieren. Das Asys-Tochterunternehmen Tecton integriert diese in Tray-Handling-Systemen. Je nach Produkt wird der Greifer einfach, ohne Programmieraufwand oder weiteren Eingriff in den Aufbau der Maschine, ausgetauscht. Ähnlich wie bei einer USB-Schnittstelle kommuniziert dieser mit der Maschine und ist sofort einsatzbereit. Das ermöglicht eine hochflexibel automatisierte Fertigung mit minimierten Umrüstkosten und ebnet den Weg für Industrie 4.0. Wie schnell und einfach sich die smarten Greifer einsetzen lassen, wird auf dem Asys-Messestand gezeigt.

Productronica 2015: Halle A3, Stand 277

(mrc)