13.04.2015

Qualifikation 4.0

Qualifikation 4.0

CP Factory – die Cyber-physische Forschungs- und Lernfabrik
Festo Didactic zeigt die CP Factory mit neu entwickeltem CPS Gate für Fertigungslinien

Hannover Messe 2015 – Festo Didactic zeigt in der Halle 15, Stand D07 und in Halle 24 in Gemeinschaft mit dem VDMA die CP Factory mit neu entwickeltem CPS Gate für Fertigungslinien – ein Modul zur Kommunikation von Prozessdaten.

 

Die Digitalisierung gibt Unternehmen immer bessere Möglichkeiten, Daten aus allen Bereichen ihrer Auftrags- und Produktionssysteme in Echtzeit zu erzeugen und zu kommunizieren und sie in der Fertigung zur Steigerung der Effizienz und Flexibilität einzusetzen. Die massiv gesteigerte Quantität an Daten und Komplexität in der Vernetzung von Anlagen- und Unternehmensbereichen macht es notwendig, dass Produkte entwickelt werden, die den Datenfluss leicht projektierbar und handhabbar machen.

 

Das CPS Gate ist ein fundamental weiterentwickeltes intelligentes Modul zur Kommunikation von Prozessdaten. Es kommt innerhalb der CP Factory zum Einsatz – einer cyber-physischen Forschungs- und Lernfabrik, die unterschiedliche Stationen einer realen Produktionsanlage modellhaft darstellt. Mit der Fabrik werden die Technologien und Methoden der Digitalisierung und Netzwerkbildung getestet und weiterentwickelt und den Fachkräften der Zukunft in Unternehmen, Universitäten und Berufsschulen vermittelt. Das CPS Gate funktioniert innerhalb der Arbeitsstationen der Fabrik als das elementare Modul zur Steuerung der Prozesse. Es kommuniziert im Netzwerk mit dem angeschlossenen IT-System (ERP) und dem  Fertigungs-Managementsystem (MES) sowie den zu bearbeitenden Produkten alle produktionsrelevanten Daten.

 

Direkt am Transportband der jeweiligen Arbeitsstation einer Fertigungslinie lokalisiert und nimmt das CPS Gate über eine NFC-Antenne, eine  RFID-Antenne und eine OPC-UA Schnittstelle  Daten vom Werkstück, dem MES und weiteren IT-Systemen auf und kommuniziert sie an die Applikationen der Arbeitsstation. Damit übernimmt das Gate einen Großteil der Steuerung des Produktionsprozesses, ersetzt eine zentrale SPS und dient der Strukturierung und Modularisierung  von Anlagen. Das CPS Gate integriert auf einer Größe von ca. 11 x 14 x 3 cm einen hochleistungsfähigen Rechner, eine IEC 61131 V3-basierte  Steuerung, einen 3 Port Switch, diverse Sensoren und Schnittstellen und eine Leiterplatte, die einen Großteil der herkömmlichen Verkabelung und Konfigurierung in einem Anlagenmodul durch digitale Technologien und Programmierung ersetzt.

 

Das CPS Gate bietet auch deutlich weiterentwickelte Strukturierungselemente in der Handhabung durch Studenten und Forscher: Immer wiederkehrende aber komplexe Routinen des Datenhandling werden einmalig entwickelt und als „Anlagenfirmware“ in das CPS Gate ausgelagert. Dadurch wird die Komplexität der Anlagensoftware drastisch reduziert und die Übersichtlichkeit der Anlagenprogramme erhöht. Die SPS-Programme für die wertschöpfenden Arbeitsstationen sind einfacher zu verstehen und besser zu warten. Durch eine klar definierte Schnittstelle zwischen CPS Gate und zugeordneter Arbeitsstation werden auch unerfahrene Studenten und Programmierer in die Lage versetzt, eigenständig Stationsprogramme zu entwickeln, ohne gleichzeitig die Gesamtfunktion einer Anlage übersehen und beeinflussen zu müssen. Über die Codesys-Programmieroberfläche des CPS Gate auf Basis des Standards IEC61131 V3 kann das Verhalten des CPS Gate frei und objektorientiert programmiert werden.

 

Weitere Themen, die mit der CP Factory praxisnah trainiert werden können, sind Energiemonitoring und –management, Einsatz von Smart Devices und Augmented Reality-Applikationen in der Produktion, Netzwerkkommunikation, Kommunikationsstandards, Kamera- und Sensorsysteme und datenbasierte Autragssteuerung über MES.

 

 

Der ganzheitliche Ansatz von Festo Didactic zur Qualifikation für die Industrie 4.0 basiert auf den rasanten Entwicklungen der digitalen Technologien:

 

Die Fertigungs- und Arbeitsprozesse in der Automatisierung werden in den kommenden Jahrzehnten in allen Unternehmensbereichen einen deutlichen Wandel vollziehen.

Fertigungs- und Arbeitsprozesse können zum Beispiel bereits heute realitätsnah virtuell entworfen, simuliert und optimiert werden: Auf der Basis von CAD-Modellen können mithilfe von Produktionsdaten beispielsweise Material- und Energieflüsse visualisiert und verwendet werden, um Produktions- und Arbeitsprozesse intuitiv zu begreifen und Produktionskonzepte flexibel zu gestalten. Verbrauchsdaten über Luft, Wasser und Strom oder die Entstehung von Emissionen aus der Produktion und dem Gebäudemanagement können eingesetzt werden, um intelligente Energie-Nutzungs-Konzepte zu entwicklen.

 

Im Betrieb, der Steuerung und Optimierung von Fertigungsanlagen können Daten, Software und Netzwerktechnologien eingesetzt werden, um die Massenproduktion zu individualisieren und Prozesse selbstorganisiert zu optimieren. Fertigungslinien können an vorliegende Bestellungen und kundenspezifische Produktionsanforderungen angepasst werden. Dazu werden Daten, die durch dezentrale Auftragsbearbeitungssysteme eines Unternehmens erzeugt werden, an die Arbeitsstationen einer Produktionsstätte übertragen. Innerhalb des Produktionskreislaufs werden diese Daten von jedem Produkt über RFID oder NFC abgerufen und dazu verwendet, einen individuellen Produktionsschritt zu initiieren, sobald es die nächste Arbeitsstation erreicht. Auf diese Weise kann ein Produkt genauso effizient kundengerecht gefertigt werden wie in der herkömmlichen Serienproduktion.

 

Die Fertigungsabfolge kann zukünftig im Produktionsnetzwerk automatisiert an die Dringlichkeit eingehender Aufträge angepasst werden. Entsprechend der adaptiven Fertigung werden auch die Aufträge an die Materialeinkaufs- und Logistiksysteme laufend angepasst und kommuniziert. Das operative Netzwerk kann somit selbstorganisiert für die Optimierung des Material- und Energieflusses in der gesamten Wertschöpfungskette sorgen.

Auch die Verschiebung von Energieverbrauch innerhalb der Fertigung kann auf Basis von Auslastungs- und Energiekostendaten automatisiert werden.  In der Fertigung der Zukunft werden für Mechatroniker und Ingenieure also Bildungsinhalte entscheidend sein, die das Fachwissen aus den Bereichen der Physik und der Mechanik verstärkt mit Inhalten aus den Gebieten der IT,  Anlagenvernetzung, Datenauswertung und Programmierung verknüpfen.

 

In der digitalisierten Produktion haben sich bisher erst wenige Standards in den Kommunikationsformaten etabliert. Wenn man also Teilbereiche der Fertigung digital vernetzen möchte, müssen Komponenten und Netzwerktechnologien definiert werden, die an den jeweiligen Schnittstellen kompatibel sind und  insgesamt ein stabiles IT-und Fertigungssystem ergeben, also tatsächlich für eine Effizienzsteigerung sorgen können. Das setzt eine tiefgehende Kenntnis im Aufbau und der Programmierung von digitalen Netzwerken voraus. Diese Inhalte lassen sich an Lernfabriken in Universitäten, Berufsschulen und Industrieunternehmen hervorragend vermitteln und mit fachspezifischen Trainings verbinden.

Der Einsatz von Lernfabriken in Industrieunternehmen wird von Festo Didactic mit Beratungsdienstleistungen zum Lean Management und Prozessoptimierung begleitet.

 

Festo Didactic ist der weltweit führende Ausrüster von technischen Bildungseinrichtungen, und Beratungs- und Bildungsdienstleister der Industrie. 

Ansprechpartner:

Heike Haarmann

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CP Factory Cyber-physische Forschungs- und Lernfabrik
CPS Gate - Funktionen Die Funktionen des CPS Gate
CPS Gate CPS Gate für Fertigungslinien – ein Modul zur Kommunikation von Prozessdaten.
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CPS Gate - Functions The functions of the CPS Gate
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