02.11.2023

Mit der „Agile Production Simulation“ von fischertechnik lassen sich auf kleinstem Raum fahrerlose Transportsysteme, die Qualitätssicherung und automatisierte Prozesse mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) detailliert erstellen und in Betrieb nehmen. Mit diesem kompakten Simulationsmodell lassen sich Future Skills erlernen und simulieren, also Fähigkeiten, die in den nächsten fünf Jahren für das Berufsleben bzw. die Gesellschaft über alle Branchen und Industriezweige hinweg wichtig werden.

Das flexible und modulare System von fischertechnik in Verbindung mit Sensoren und Steuerungen eröffnet nahezu unbegrenzte Möglichkeiten der Hardware-Simulation. Damit haben Industrie, Ausbildungsbetriebe und Schulen flexible Möglichkeiten Abläufe zu testen, und technische Grundlagen zu vermitteln.

Die Fabrik der Zukunft ist Gegenstand zahlreicher Forschungsprojekte in Wissenschaft und Industrie. Zukunftsgerichtete Unternehmen setzen auf Automatisierung, Modularität, Künstliche Intelligenz und Agilität, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Um diese Themen in Industrie und Forschung voranzutreiben, benötigen Studierende, Auszubildende sowie Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter das entsprechende Know-how und das Bewusstsein, mit komplexen Themenstellungen umzugehen.

Hier setzt das Lernkonzept „Agile Production Simulation“ an. Es simuliert auf kleinstem Raum Prozesse wie die Qualitätssicherung mittels Künstlicher Intelligenz, die Funktionsweise fahrerloser Transportsysteme und bildet automatisierte Prozesse nach. Die Fabrik besteht aus einzelnen Modulen wie Wareneingang und -ausgang, Hochregallager, Frässtation, Bohrstation sowie Qualitätssicherung. Ein fahrerloses Transportsystem transportiert Werkstücke zwischen den einzelnen Stationen und gewährleistet einen flexiblen Produktionsprozess, der an die Kundenwünsche angepasst werden kann. Die Fabrik kann um einen Brennofen, weitere Bohr- oder Frässtationen und auch um zusätzliche fahrerlose Transportsysteme erweitert werden.

Ein fahrerloses Transportsystem, das Werkstücke zu den verschiedenen Stationen der Fertigung bringt. | Quelle: fischertechnik

Jedes Werkstück enthält einen sogenannten NFC-Tag (Near Field Communication), auf den Produktionsdaten wie der Zeitpunkt der Anlieferung, der Zeitpunkt der Ein- und Auslagerung, die durchgeführten Produktionsschritte oder die Durchführung der Qualitätsprüfung geschrieben werden. Die Werkstücke durchlaufen verschiedene Produktionsprozesse und somit unterschiedliche Stationen in der Fabrik mit unterschiedlichen Durchlaufzeiten.

Gesteuert wird die Fabrik von einem zentralen Einplatinencomputer, einem sogenannten Raspberry Pi, der mit den Steuerungen der einzelnen Fabrikmodule vernetzt ist. Die zentrale Steuerung kommuniziert über standardisierte Schnittstellen und steuert die Aufträge für das fahrerlose Transportsystem (FTS). Für die Kommunikation wird ebenfalls ein standardisiertes MQTT-Protokoll (Message Queuing Telemetry Transport) verwendet. Die Fabrik ist außerdem über einen WLAN-Router mit der fischertechnik Cloud verbunden, in der sich ein Online-Shop für die Bestellung von Werkstücken durch den Kunden befindet. Darüber hinaus sind Dashboards verfügbar für die Auftragssteuerung, die Visualisierung des Fabrikzustands sowie die Ermittlung von Kennzahlen. Zur Simulation von Fernwartung werden die Bilder, die die bewegliche Kamera in der Fabrik aufnimmt, im Dashboard angezeigt, so dass der Zustand der Fabrik remote eingesehen werden kann.

Qualitätskontrolle mit Hilfe der „Agile Production Simulation“ | Quelle: fischertechnik

Physisch werden die einzelnen Module der Fabrik über ein Nut- und Federprinzip miteinander zu einer zusammenhängenden Grundplatte verbunden. An den offenen Enden können weitere Module hinzugefügt und im Dashboard konfiguriert werden.

Das didaktische Begleitmaterial bietet neben einer detaillierten Einführung in die Handhabung der Fabrik umfangreiches Lehrmaterial. Inhalte sind bspw. die Grundlagen von Industrie 4.0, modulare Produktion, intelligente Vernetzung, Mensch-Technik-Organisation, Digital Twin, Sensordatenauswertung in Echtzeit und vieles mehr.

eh/pm