Die Forscher wollen beispielsweise mit Big Data Analytics die Optimierung von Fertigungsprozessen ermöglichen, noch bevor diese überhaupt gestartet wurden.

Die Forscher wollen beispielsweise mit Big Data Analytics die Optimierung von Fertigungsprozessen ermöglichen, noch bevor diese überhaupt gestartet wurden. Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Wie es läuft und vor allem: wie gut es gelaufen ist, ergibt sich meist erst nach dem Produktionsprozess. Dann aber ist es zu spät, um den Prozess und damit vielleicht sogar das Produkt zu optimieren. Besser wäre also eine Antwort auf die Frage, wie es laufen wird. Und was wie modifiziert werden sollte, damit es künftig noch besser läuft. Doch diese Antwort zu finden ist natürlich weitaus komplizierter als die Frage zu formulieren. Denn, um einen Prozess zu optimieren, müssen Verantwortliche ihren Prozess exakt kennen. Damit ist natürlich nicht nur der Augenschein gemeint, sondern ein möglichst umfassendes Datenportfolio und die Möglichkeit, diese Daten so intelligent auszuwerten, dass sich schon vor der eigentlichen Herstellung oder „spätestens“ währenddessen der Produktionsprozess verbessern lässt.

„Für uns ist es wichtig, mithilfe der Piloten zu demonstrieren, welche Neuerungen durch die Digitalisierung in der Produktion möglich werden", erklärt Mario Pothen, Projektleiter beim Fraunhofer IPT.

„Für uns ist es wichtig, mithilfe der Piloten zu demonstrieren, welche Neuerungen durch die Digitalisierung in der Produktion möglich werden“, erklärt Mario Pothen, Projektleiter beim Fraunhofer IPT. Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Im neu gegründeten Leistungszentrum für vernetzte, adaptive Produktion forschen die drei Fraunhofer-Institute für Produktionstechnologie IPT, für Lasertechnik ILT und für Molekularbiologie und angewandte Oekologie IME deshalb an Konzepten, wie sich Wertschöpfungsketten zur Herstellung komplexer und individualisierter Produkte flexibler und effizienter gestaltet lassen als bisher. Zudem wollen die Institute untersuchen, wie sie die Produktion genauestens erfassen und vorausschauend optimal planen können. Um von Anfang an nah der Praxis zu arbeiten, haben sich die drei Aachener Fraunhofer-Institute zusätzlich mit der RWTH Aachen und Industriepartnern zu einem „International Center for Networked, Adaptive Production“ (ICNAP) zusammengeschlossen.

Dabei übernehmen die Fraunhofer-Institute aufgrund ihrer wissenschaftlichen Erfahrung vor allem den forschenden Teil, den sie dann auf konkrete und zunächst noch pilotierte Industrieprozesse anwenden und validieren. „Wir gehen davon aus, dass wir Dank der zunehmenden Digitalisierung in der Produktion und durch Nutzung von Big Data heutige Fertigungsprozesse deutlich optimieren können, um sie agiler und wirtschaftlicher zu gestalten“, hofft Mario Pothen, Projektleiter beim Fraunhofer IPT.

Optimierung der Produktionssysteme und Wertschöpfungsketten bei Industrie 4.0

Die Vibrationen bei der Produktion von Turbinenkomponenten können kontinuierlich gemessen und direkt ausgewertet werden. So lässt sich bereits während der Produktion die Qualität der Turbinen bestimmen oder in den Vorgang eingreifen.

Die Vibrationen bei der Produktion von Turbinenkomponenten können kontinuierlich gemessen und direkt ausgewertet werden. So lässt sich bereits während der Produktion die Qualität der Turbinen bestimmen oder in den Vorgang eingreifen. Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Ziel der Forscher ist es, Möglichkeiten zu schaffen, den Verlauf von Prozessen bei der Änderung unterschiedlichster Variablen zu prognostizieren. Der Einsatz des neuen Mobilfunkstandards 5G für die dafür notwendige Erfassung der Daten sowie Big Data Analytics für die Bewältigung der entstehenden Datenfülle sollen genutzt werden, um unter anderem mit digitalen Zwillingen zu arbeiten. Durch sie lassen sich Modifikationen und ihre Auswirkungen leichter simulieren. „Mithilfe des digitalen Zwillings einer Produktionsstufe können wir die Zeit quasi zurückdrehen und genau feststellen, wann und an welcher Stelle ein Fehler passiert ist“, betont Pothen.

Für erste Tests haben die Mitglieder im ICNAP fünf teils sehr unterschiedliche Pilotlinien gestartet. In einem der Projekte soll beispielsweise in Zusammenarbeit mit dem Triebwerkshersteller MTU Aero Engines in München die Produktion von Turbinenkomponenten optimiert werden. „Die Schaufeln von Turbinen sind sehr dünnwandig und neigen deshalb während der Produktion zur Vibration, wenn der Fräsprozess nicht absolut ideal verläuft. Mithilfe eines neu eingesetzten Vibrationssensors sehen wir nun schon während der Produktion, an welchen Stellen welche Vibrationen auftreten. So können wir das Produkt schon während des Prozesses bewerten“, erklärt Pothen. Weil sich die Turbinenschaufeln während der Bearbeitung in der Maschine bewegen, war ein Einsatz des Sensors bislang nicht möglich, denn er musste verkabelt werden. „Erst mit dem Einsatz von 5G können wir ein derartiges Monitoring starten“, so Pothen.

Weitere Piloten beschäftigten sich mit dem Werkzeugbau, der Reparatur von Turbinenkomponenten oder der Batteriefertigung.