Forschungsprojekt MetamoFAB

Metamorphose zur intelligenten und vernetzten Fabrik 

  • MetamoFAB

    Das Energietransparenzsystem (ETS) unterstützt die Technologiefabrik bei der Erreichung der Energieziele

  • MetamoFAB

    Energieströme der Produktion können auch auf Maschinenebene erfasst werden

  • MetamoFAB

    Eine App visualisiert die Verbrauchsdaten und ermöglicht den Zugriff auch auf dem Shopfloor

  • MetamoFAB

    Die App unterstützt aktiv beim Shopfloormanagement

Die intelligente und ressourceneffiziente Produktion – das ist ein Teil der Vision von Industrie 4.0. Der Wandel zu cyber-physischen Produktionssystemen ist jedoch nicht in einem Schritt möglich.

Im Forschungsprojekt MetamoFAB erforscht Festo gemeinsam mit Partnern Lösungen, um in bestehenden Betrieben die Metamorphose zu intelligenten und vernetzten Fabriken zu ermöglichen. Das erarbeitete Wissen fließt bei Festo in das Energietransparenzsystem für die Technologiefabrik Scharnhausen ein.

Bei der Metamorphose zu intelligenten und vernetzten Fabriken müssen alle beteiligten Akteure und Dinge wie Menschen, Maschinen, Werkstücke, IT und Gebäude-Infrastruktur einbezogen werden. Dieser Wandel ist nur schrittweise zu bewältigen, da eine umfassende Umstellung den Produktionsbetrieb unterbricht und hohe Investitionskosten notwendig sind. Daher muss der Transformationsprozess schrittweise ablaufen, so dass der Wandel zur Fabrik der Zukunft sukzessive erreicht wird und neueste Methoden und Technologien implementiert werden.

Ziele des Projekts

Die Ziele des Forschungsprojektes MetamoFAB sind es, Phasen des Übergangs zu beschreiben und Wege der Umsetzung zu finden, um sukzessive cyber-physische Systeme in bestehende Modernisierungs- und Entwicklungsvorhaben zu integrieren. Dadurch wird für Betriebe die Metamorphose zur intelligenten und vernetzten Fabrik möglich.

Zunächst wird untersucht, welche Aspekte der Industrie 4.0 für die jeweilige Fabrik relevant sind. Darauf aufbauend werden Pläne erstellt – sogenannte Blaupausen – die die Fabrik in Richtung der standortspezifischen Vision bringen. Anwendungsfall für Festo ist die Technologiefabrik in Scharnhausen.

Demonstrator

Die Anlagen in der Produktion der Zukunft werden ein virtuelles, digitales Abbild besitzen. Möglich wird dies durch den Einsatz intelligenter Komponenten in den Produktionsanlagen. Vernetzte Gesamtsysteme aus Sensoren und verteilte Steuerungen erfassen die Betriebsdaten der Maschine – zum Beispiel, ob eine Störung vorliegt, zu wenig Teile zur Verfügung stehen oder wie viel Energie verbraucht wird – und stellen diese Daten einem übergeordneten System laufend zur Verfügung. Mit mobilen Endgeräten wie Smartphones und Tablets können diese Daten abgerufen und grafisch aufbereitet als virtuelles Abbild der Produktionsanlage angezeigt werden. Dieses virtuelle Abbild bringt viele Vorteile, so können beispielsweise frühzeitig Systemfehler aufgedeckt und gemeldet werden.

Im Forschungsprojekt werden die Energiedaten eines Produktionsbereichs untersucht, von der einzelnen Maschine bis zum ganzen Fabrikgebäude. Der erste Prototyp hat die Betriebszustände und die Energieströme in den Maschinen und der Gebäudetechnik visualisiert. Nach und nach werden im Projekt die Verbräuche aller relevanten Produktionsanlagen durchleuchtet, sodass sukzessiv ein Energietransparenzsystem (ETS) für die komplette Fabrik entsteht.

Die Mitarbeiter des Werkes haben Zugriff auf Verbrauchsdaten und können diese mitverfolgen. Diese Verbrauchsmessungen sensibilisieren die Mitarbeiter für das Thema Energieeffizienz und dienen so der Motivation, weitere Einsparpotenziale zu identifizieren und Umsetzungsmaßnahmen zu entwickeln. Das ETS unterstützt diesen Prozess und visualisiert die Zielerreichung.

Das System soll neben einer kontinuierlichen Verbrauchsmessung auch Maschinen überwachen und auf Unregelmäßigkeiten im Energieverbrauch – beispielsweise durch Verschleiß  – hinweisen. So können Maschinen zukünftig in produktionsfeien Zeiten automatisch abgeschaltet werden. Durch die Kommunikation einzelner Maschinen untereinander soll ermöglicht werden, dass sich die Fabrik selbstständig möglichst energieeffizient regelt.

Eine der Visionen des ETS ist, dass es zukünftig mit dem Netz des Energielieferanten kommunizieren kann. Die Fabrik wäre dadurch unter anderem in der Lage, auf ein Überangebot an Energie durch Sonnen- und Windenergie zu reagieren. Umgekehrt könnte die Fabrik den Energiebedarf senken, wenn es bewölkt ist und kein Wind weht. Damit kann die Fabrik zur optimalen Auslastung der Versorgungsnetze beitragen und helfen, Energiekosten zu sparen.

Weitere Projektpartner

Projektpartner MetamoFAB

Das Projekt MetamoFAB wird unter dem Förderkennzeichen 02PJ4045 im Zuge des Programmes „Forschung für die Produktion von morgen“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Neben der Festo AG sind folgende Partner beteiligt:

Aus der Wissenschaft

  • IAT (Universität Stuttgart - Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement)
  • LSWi (Universität Potsdam – Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und Electronic Government)
  • Fraunhofer IPK
  • Technische Hochschule Wildau (Assoziierter Partner)

Aus der Industrie

  • Siemens
  • Infineon
  • Budatec
  • Pickert & Partner