Die Kraft der digitalen Transformation in der Fertigung mit moderner Technologie

Produktions- und Logistiksysteme befinden sich derzeit in einem revolutionären Wandel. Sie erwerben neue Features und Funktionalitäten. Wir fangen endlich an, die Produktion als holonisches System zu betrachten. Maschinen, Roboter und Produkte werden smart, fortschrittliche Informations- und Kommunikationstechnologien werden zum zentralen Nervensystem der zukünftigen Produktion. Radovan Furmann, Leiter des Geschäftsbereichs Digital Enterprise, erzählte uns mehr über die Veränderungen in Produktions- und Logistiksystemen.

Künstliche Intelligenz wird in naher Zukunft viele Management- und Entscheidungstätigkeiten in der Produktion übernehmen. Produktionssysteme werden in der Lage sein, aus ihren bisherigen Abläufen zu lernen. Die Virtualisierung wird den Masseneinsatz von Sensoren in der Produktion mit sich bringen, die es ermöglichen, große Datenmengen zu sammeln, daraus Informationen zu erstellen, weiterzuverarbeiten und für die Schaffung und Anwendung neuer Kenntnisse zu nutzen. Die neue Produktionsumgebung wird ihr virtuelles Abbild mithilfe der Technologien Internet of Things und Cloud Computing pflegen und betreiben. Ohne intelligente und anpassungsfähige Fertigung und Logistik werden Unternehmen nicht mehr in der Lage sein, im Wettbewerbsumfeld der globalen Märkte effizient zu agieren.

Die Produktions- und Logistiksysteme der Zukunft müssen in erster Linie anpassungsfähig sein und sich autonom, aktiv und schnell an plötzliche und unerwartete Veränderungen in ihrer Umgebung und über die Grenzen ursprünglich definierter Systemfunktionen hinaus anpassen können. Ein solches System muss daher in der Lage sein, nicht nur seine Struktur, sondern auch seine Funktionen und seine Kapazitäten zu verändern. Die grundlegenden Merkmale adaptiver Produktions- und Logistiksysteme der Zukunft sind:

• Customizing – Flexibilität, die auf eine Familie von Teilen oder Produkten beschränkt ist,
• Skalierbarkeit – die Fähigkeit, die Kapazität eines Produktions- und Logistiksystems einfach durch das Hinzuzufügen oder die Entfernung von Ressourcen oder durch die Änderung der rekonfigurierbaren Systemelemente zu ändern,
• Konvertierbarkeit – die Fähigkeit einer leichten Transformation der Funktionalität bestehender Systeme, Maschinen und Steuerungssysteme zur Erfüllung neuer Produktionsanforderungen,
• Modularität – die Integrierbarkeit der Betriebsfunktionen in Einheiten, die zwischen alternativen Produktions- und Logistiksystemen manipulierbar sein können, um optimale Ergebnisse zu erzielen,
• Integrierbarkeit – die Fähigkeit, Module schnell und präzise über eine Reihe von mechanischen, Informations- und Steuerungsschnittstellen zu integrieren, die eine Integration und Kommunikation ermöglichen;
• Diagnostizierbarkeit – die Fähigkeit, den aktuellen Zustand des Systems und seiner Steuerung automatisch zu erkennen, zur Detektion und Diagnose der Ursachen von Geräte- oder Produktfehlern und einer schnellen Behebung von Betriebsproblemen.

Auf diese Veränderungen, die durch die vierte industrielle Revolution und das Streben nach intelligenten Produktionsfabriken bedingt werden, müssen auch das Industrial Engineering, die technologische Gestaltung, Planung, Steuerung und Optimierung von Produktions- und Logistikprozessen reagieren. Die Planung, Steuerung und Optimierung der Produktionssysteme der Zukunft wird ohne den Einsatz fortschrittlicher Technologien nicht mehr möglich sein. Zukünftige Produktionssysteme müssen völlig neue Eigenschaften aufweisen, wie z.B.: Selbstorganisation, Rekonfigurierbarkeit, Autonomie, Selbstoptimierung, Selbstreproduzierbarkeit oder die Fähigkeit des Lernens und der autonomen Arbeit unter Schaffung und Nutzung von Wissen. Die Planung von Produktionssystemen ist mit dem Einsatz einer Vielzahl moderner Technologien verbunden. Diese werden heute als Advanced Industrial Engineering bezeichnet. Produktionssysteme werden heute einer virtuellen Realität entworfen, während Computersimulationen zu einem gängigen Bestandteil solcher Systeme geworden sind und zunehmend Methoden der künstlichen Intelligenz eingesetzt werden.

Unser Unternehmen entwickelt und bearbeitet seit langem Aufgaben und Projekte, die darauf abzielen, Methoden und Ansätze des Advanced Industrial Engineering in das Konzept der vierten industriellen Revolution zu implementieren. Aus diesem Grund haben wir das System Twiserion entwickelt, das es nicht nur ermöglicht, Produktions- und Logistikprozesse zu planen, Produktion und Logistik zu überwachen und anschließend zu steuern, sondern auch AGV-Robotersysteme intelligent zu steuern und gleichzeitig vielfältige Logistikaktivitäten zu gewährleisten. Das System Twiserion zur Unterstützung des Konzepts eines digitalen Unternehmens bietet schon heute eine virtuelle Umgebung, die für den Entwurf, den Test und die Verifizierung von Entscheidungen in den einzelnen Phasen des Produktlebenszyklus konzipiert ist. Seine Grundprämisse ist es, eine umfassende Datenverknüpfung von Basisdaten über Produkte, Prozesse und Produktionsressourcen in einer gemeinsamen Datenbasis zu schaffen. Einer der Hauptbestandteile von Twiserion ist der Design Manager.

Interaktives Projektionssystem – Twiserion Design Manager

Das Forschungsteam von Asseco CEIT hat ein Softwaremodul namens Twiserion Design Manager entwickelt, das zur Planung von Produktions- und Logistiksystemen dient. Dieses interaktive Tool wird für die Teamplanung von Produktions- und Logistiksystemen anhand von 3D-Modellen eingesetzt. Es ermöglicht, Produktionskonzepte einfach anzupassen und zu analysieren und deren Auswirkungen sofort in Echtzeit anzuzeigen.

Dieser innovative Ansatz ermöglicht es Projektteams, Produktionslayouts durch einfache Gesten zu ändern und sofort zu sehen, wie sich diese Änderungen auf das Produktionssystem auswirken. Der Twiserion Design Manager gibt Antworten auf Fragen wie „Was passiert, wenn…?“.

Dieses Software-Tool ermöglicht die Erstellung komplexer Modelle von Produktions-, Logistik- und Lagersystemen mit parametrischen Einstellungen. Zu diesen Parametern gehören physikalische Eigenschaften, Produktionsparameter und andere, anhand derer das System die überwachten Indikatoren bewertet. Der Twiserion Design Manager bringt Kunden nicht nur in Industrieunternehmen erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen. Er steigert die Effizienz des Planungsprozesses um durchschnittlich bis zu 30 % und trägt gleichzeitig dazu bei, die Gesamtzeit der Workshops um 25 % zu reduzieren. Gleichzeitig verbessert der Twiserion Design Manager die Prozesse mit Einsparungen bei den Produktions- und Logistikkosten um durchschnittlich 30 %.

Das Konzept des digitalen Unternehmens löst jedoch nur einen Aspekt,  die digitale Form der Fabrik, die die Grundlage für die spätere Implementierung des physischen Systems und dessen Inbetriebnahme bildet. Das physikalische System erfordert jedoch auch in der realen Betriebsphase eine weitere Kontrolle und Optimierung. Das Produktions- und Logistiksystem stellt nämlich ein dynamisches und offenes System dar, das sich ständig verändern und an Veränderungen des betriebsinternen Umfelds sowie seiner Umgebung anpassen muss. Dies erfordert eine Datenverknüpfung des physischen Systems mit seiner digitalen Form. Dieses Problem wird durch das Konzept eines digitalen Zwillings der Fabrik (dem sogenannten Digital Twin) gelöst. Durch die Kombination und Verwaltung des in der Software Twiserion Design Manager erstellten Datenmodells und der von Twiserion Digital Manager gesammelten realen Daten können wir sagen, dass das Twiserion-System das Konzept eines digitalen Zwillings vollständig unterstützt. Mit dem Konzept des digitalen Zwillings befassen wir uns beim nächsten Mal.