DFKI auf der Hannover Messe 2016 Mit SmartF-IT zur Smart Factory

Anhand einer Fertigungsanlage für Miele Dampfgarer wird individuelle Werkerführung demonstriert.
Anhand einer Fertigungsanlage für Miele Dampfgarer wird individuelle Werkerführung demonstriert.

Das Projekt SmartF-IT vereint IT-Systeme mit allen Ebenen der Produktion und will damit das Konzept der Smart Factory umsetzen. Auf der Hannover Messe 2016 zeigt die DFKI Forschungsergebnisse und präsentiert Industrie 4.0 in Form einer prototypischen Produktionsanlage.

In der Produktion spielen zahlreiche Faktoren eine wichtige Rolle. Aufgrund zahlreicher Ausstattungsvarianten, Komfortklassen oder Länderversionen müssen Hersteller flexibel sein und schnell auf individuelle Kundenwünsche reagieren. Sie müssen die inhaltliche Tiefe ihrer Produktions- und Qualitätssicherungsprozesse steigern, um auch kleine Stückzahlen ohne Qualitätsverlust oder steigende Kosten produzieren zu können. Das Projekt SmartF-IT der DFKI (Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz) realisiert dementsprechend situationsadaptive Assistenzsysteme für die industrielle Fertigung. Sie sollen effizientes Arbeiten ermöglichen und Flexibilität und die Digitalisierung industrieller Fertigungsprozesse unterstützten. Das Projekt ist im Juni 2013 gestartet und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Eine prototypische Fertigungsanlage für Miele Dampfgarer demonstriert, wie das Werkstück auf einem Montagewagen eine flexible Fertigungsroute durchläuft. Es wird dabei stets von derselben Werkerin oder demselben Werker begleitet. Das SmartF-IT Werkerführungssystem zeigt die einzelnen Montageschritte und ihre Reihenfolge für Produktvarianten. Dadurch führt es den Mitarbeiter zum passenden Montageumfeld. Das Avanced-Guided-Picking-System bietet situationsangepasste, selbstorganisierende Systeme zur Materiallogistik am Arbeitsplatz an. Es unterstützt Werker beim schnellen Variantenwechsel im Umgang mit veränderten Materiallisten und Arbeitsplänen und stellt eine korrekte prozesssynchrone Materialentnahme sicher. Die prototypische Produktionsanlage auf der Hannover Messe (Halle 2, Stand B46) zeigt die Skalierbarkeit des Ansatzes in einem realistischen Produktionsstätte für weitgehend manuelle Montageprozesse im Sinne einer leichtgewichtigen Digitalisierung.

Ein traditionelles Pick-by-Light-System erfordert eine fixe Anordnung der Materialbereitstellung. Dagegen ermöglicht der SmartF-IT-Ansatz eine flexible Anpassung der Arbeitsumgebung. Zum Beispiel signalisieren E-Ink Displays an den Behältern für Montageteile welche Kleinteile bei spezifischen Montageaufgaben verwendet werden sollen. Das passiert unabhängig von der Position des Behälters. Eine andere Möglichkeit bietet die Nutzung einer Tiefenbildkamera in Verbindung mit optischen Markern der korrekte Entnahmebehälter identifiziert und kenntlich macht.

SmartF-IT erforscht das semantische Fabrikgedächtnis. Es stellt für den Produktionsprozess aktuelle Informationen über Anlagen, Produkte, Prozesse, Dienste und Mitarbeiter bereit. Adaptive Assistenzsysteme greifen auf die Informationsbasis bei der individuellen Werkerführung, der Teamleiterunterstützung und beim Störungs- und Reparaturmanagement zurück.

In der Produktion an klassischen Monolinien werden Mitarbeiter im Voraus häufig in Mitarbeiter-Loops eingeteilt. Sie arbeiten einzelne Arbeitsschritte nacheinander von Station zu Station ab und übergeben das fertigende Produkt an festen Übergabepunkten an einen Kollegen. Werden jedoch nur kleine Losgrößen produziert, müssen die Maschinen häufig umgerüstet werden. Es kommt zu Wartezeiten oder Fehlbelastungen, die durch die vorher bereits abgeschlossene Produktionsplanung verursacht werden. Um eine optimale Auslastung einer Linie zu erreichen, müssen den Mitarbeitern während der laufenden Produktion wechselnde Aufgaben zugewiesen werden. Im SmartF-IT wurde das humanzentrierte Anytime-Optimierungssystem zur dynamischen Abtaktung entwickelt. Fällt zum Beispiel eine Station aus, können Mitarbeitern in Echtzeit andere Aufgaben zugewiesen werden, damit keine Wartezeiten entstehen. Hierzu verwendet das System das Wissen aus dem semantischen Fabrikgedächtnis über Produktion und Mitarbeiter. Zudem nutzt der Ansatz moderne parallele Rechnerarchitekturen, um eine effiziente Berechnung in Echtzeit zu garantieren.