Im globalen Wettbewerb werden Unternehmen am Wirtschaftsstandort Deutschland zunehmend mit vielfältigen Veränderungen konfrontiert. Neben der Verlagerung von Produktionsstätten sowie Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten ins Ausland aus Kostengründen, stellen die effiziente Nutzung von Ressourcen und die Dynamisierung der Produktlebenszyklen wichtige Herausforderungen für produzierende Unternehmen dar.
Um diesen Herausforderungen zu begegnen und weiterhin steigende Kundenanforderungen zu erfüllen, muss sich neben den Methoden der Produktentwicklung insbesondere die Produktion selbst weiterentwickeln und neue Wege gehen. Einen dieser Wege soll die vierte industrielle Revolution darstellen. Die Vision von Industrie 4.0 bietet durch die Integration von modernsten Informations- und Kommunikationstechnologien in die Fertigungslandschaft Möglichkeiten und Chancen für eine Steigerung von Ressourcen- und Prozesseffizienz in der Produktion.
Die Effiziente Fabrik 4.0 ist ein Forschungsprojekt, das vom Hessischen Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung (HMWEVL) bewilligt wurde und im Rahmen des Operationellen Programms für die Förderung der regionalen Wettbewerbsfähigkeit und Beschäftigung in Hessen aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), durch die WiBank vertreten, und aus Landesmitteln finanziert wird.
Ziel des Projektes ist die Analyse, Entwicklung und Implementierung von Industrie 4.0-Technologien für den Aufbau einer ressourceneffizienten und produktionsfortschrittlichen Lernfabrik. Im Rahmen des Forschungsprojekts werden zunächst Good-Practice-Beispiele in deutschen Unternehmen identifiziert, analysiert und bewertet. Anschließend wird die Anwendbarkeit ausgewählter Prozesse auf die bestehende Lernfabrik betrachtet und Konzepte für die Implementierung entwickelt. Wichtige Faktoren dabei sind der Vernetzungsgrad in Frage kommender Technologien, die Einordnung in den Lebenszyklus sowie die Betrachtung des Unternehmenstyps. Hiermit soll die entstehende Effiziente Fabrik 4.0 es ermöglichen, allen Interessensgruppen die Potenziale von Industrie 4.0 zu veranschaulichen.
Durch die Effiziente Fabrik 4.0 soll dem Anwender aufgezeigt werden, welche Erweiterungen einer bereits bestehenden Produktionslandschaft möglich sind, um fit für die ressourcen- und prozesseffiziente Produktion von morgen zu sein.
Projektphasen
Vorstudie
Die erste Projektphase dient der Identifikation und Analyse von bereits umgesetzten Industrie 4.0 Anwendungen in der Industrie. Diese Good-Practice-Besipiele werden mithilfe von Experteninterviews erfasst und anschließend analysiert und bewertet.
Ziel der Vorstudie ist es, den Nutzen vorhandener Industrie 4.0 Ansätze zu erfassen und ihr weiteres Potenzial darzustellen.
Konzeptentwicklung
Von den Ergebnissen der Vorstudie ausgehend werden in dieser Phase ausgewählte Best-Practice-Beispiele betrachtet. Anschließend werden für diese ausgewählten Industrie 4.0 Anwendungen Implementierungskonzepte erarbeitet, die im Experimentierumfeld der Modelllernfabrik CIP umgesetzt werden können.
Ziel der Konzeptentwicklung ist es, eine Vorgehensweise zu erarbeiten, die es ermöglicht, Industrie 4.0 Ansätze in eine bereits bestehende Produktionslandschaft zu integrieren.
Aufbau des Demonstrators
In der Implementierungsphase werden die zuvor erarbeiteten Konzepte hard- und softwareseitig umgesetzt und in die bestehende Produktionsumgebung der Modelllernfabrik CIP integriert. Anschließend soll mithilfe der aufgebauten Demonstratoren eine Validierung des Nutzens der ausgewählten Industrie 4.0 Anwendungen erfolgen.
Ziel der Implementierung ist es, ein Experimentierfeld für Industrie 4.0 Anwendungen in einer realen Produktionsumgebung zu schaffen.
Wissenstransfer
Die letzte Projektphase dient dazu, die Ergebnisse des Projektes zusammenzutragen und didaktisch aufzubereiten. Dadurch sollen zukünftig Workshops durchgeführt werden, um industriellen Partnern den Aufbau von Kompetenzen im Umfeld Industrie 4.0 zu ermöglichen.
Ziel des Wissenstransfers ist es, hessische Unternehmen beim Aufbau von Fach- und Methodenkompetenz zu unterstützen, um fit für die ressourcen- und prozesseffiziente Produktion von morgen zu sein.
Use Cases bilden zentralen Bestandteil der Effizienten Fabrik 4.0
Aufbauend auf der durchgeführten Studie wurden ausgewählte Industrie 4.0-Anwendungen betrachtet und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der bestehenden Prozesslernfabrik, in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern, herausgearbeitet. Dieses Vorgehen mündet in der Entwicklung von Anwendungsfällen (sogenannten „Use Cases“) und schließlich der Ableitung von konkreten Umsetzungskonzepten für die bestehende Prozesslernfabrik. Die zentralen Elemente bilden „Bauteile als Informationsträger“ und ein „Einheitliches Datenmanagement“. Die daran anknüpfenden Use Cases „Papierlose integrierte Qualitätssicherung“, „Digitales Wertstromabbild“, „Condition und Energy Monitoring“ sowie „Flexible intelligente Werkerassistenzsysteme“ sind elementarer Bestandteil der Effizienten Fabrik 4.0.
Bauteil als Informationsträger
Der zentrale Use Case (Use Case 0) beschäftigt sich mit dem Datenmanagement und dem Bauteil als Informationsträger, da zur Realisierung einer effizienten und zukunftsorientierten Produktion im Sinne von Industrie 4.0 die Erfassung und die Verarbeitung der Daten, die während der Wertschöpfung anfallen, als besonders wichtig zu sehen sind. Für die Umsetzung einer medienbruchfreien, digitalen und idealerweise automatischen Datenerfassung ist neben der Integration notwendiger Sensoren in die Produktion auch die Kommunikation zwischen allen beteiligten Systemen und Betriebsmitteln notwendig.
Flexibles intelligentes Werkerassistenzsystem
Durch die Implementierung von Lösungen und Ansätzen der Industrie 4.0 erfährt die Rolle der Beschäftigten im innerbetrieblichen Produktionsumfeld einen erheblichen Wandel. Der Fokus des Use Cases „flexible intelligente Werkerassistenzsysteme“ liegt darauf, den Beschäftigten mithilfe eines sozio-technischen Gestaltungsansatzes die Lösungsansätze von Industrie 4.0 zur Verfügung zu stellen und die dadurch erzielbaren Vorteile näher zu bringen. Hierbei sollen Montageinformationen aus dem 3D-CAD-System erstellt und zur Montage von geringen Losgrößen dem Beschäftigten interaktiv und bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt werden. Bestandteile der Umsetzung sind – neben der intelligenten Vernetzung aller Komponenten des Montagearbeitsplatzes – Systeme zur visuellen Unterstützung und Steuerung im Montageprozess. Dabei findet ein bidirektionaler Informationsfluss zwischen System und Beschäftigtem statt.
Projektkonsortium
