Innovationen in der Fabrikautomatisierung - Infrastrukturen für die Digitalisierung der Produktion von morgen
„Daten sind das Öl der Informationsgesellschaft.“ Dieser Slogan treibt derzeit viele Innovationen im Bereich der Fabrikautomatisierung an. An unseren Lehrstuhl kombinieren wir dabei zwei Themengebiete, die Informationsdurchgängigkeit im Engineering von Produktionssystemen und die Nutzung von Entwurfs- und Laufzeitdaten zur Erhöhung von Effektivität und Effizienz der Produktionssysteme.
Der Entwurf von Produktionssystemen steht vor vielen Herausforderungen. Vor dem Hintergrund der Verbesserung von Effektivität und Effizienz des Entwurfsprozesses aber auch der entworfenen Produktionssysteme stehen immer wieder Fragen hinsichtlich Durchgängigkeit und Konsistenz von Entwurfs- und Laufzeitdaten im Fokus.
Um die Herausforderungen hinsichtlich Effektivität und Effizienz im Engineering zu identifizieren können Anlehnungen beim Lean Management hilfreich sein. Im Rahmen eines Promotionsvorhabens, das sich in das DIAMOND Projekt einordnet, wurde am Lehrstuhl untersucht, welche Arten von Ineffizienzen und Effektivitätsverlusten in Form von Verschwendungen (MUDA) beim Entwurf von Produktionssystemen auftreten können. Ausgangspunkt war dabei die Beobachtung, dass jeder Schritt im Engineering, in dem Entwurfsentscheidungen getroffen werden, immer aus drei Phasen besteht. In der ersten werden die für die Entwurfsentscheidung notwendigen Inputdaten aufbereitet, in der zweiten die Entscheidung getroffen und in der dritten die entstandenen Entwurfsdaten dokumentiert und weitergegeben. Dabei können 8 Verschwendungsarten auftreten. Es konnte gezeigt werden, wie mit Mitteln der Entwurfsprozessanalyse in der Praxis die Relevanz dieser Verschwendungsarten nachweisbar ist (Quelle). Darauf aufbauend konnte im DIAMOND Projekt der gesamte Entwurfsprozess für Produktionssysteme analysiert und dort die relevanten Verschwendungen identifiziert und dokumentiert werden.
Bild 1: Wertschöpfende und nichtwertschöpfende Aufgaben im Engineering
Um die wichtigsten der identifizierten Verschwendungen im Entwurfsprozess eliminieren zu können, wird im DIAMOND Projekt jetzt eine neuartige Informationslogistik entwickelt, die auf den im Newsletter 2021 vorgestellten Vorarbeiten zu Informationslogistiken aufsetzt. Dabei steht aus Sicht des Lehrstuhls ein sogenanntes Common Concept Datenmodell im Mittepunkt. Dieses basiert auf der Kombination von Strukturen der Industrie 4.0 Verwaltungsschale und der AutomationML Komponente mit den Strukturen der Entwurfsnetzwerke für Produktionssysteme und deren Abbildung als AutomationML Datenobjekte, wie wir das bereits in 2021 angenommen haben (Quelle). Im Ergebnis können Netzwerke von Informationsobjekten entstehen, die wir als PAN (PPR Asset Netzwerke) bezeichnen und als Verwaltungsschalen für Industrie 4.0 Komponenten ausgeleitet werden können (Quelle).
Bild 2: Beispiel eines PPR Asset Netzwerkes
Diese PAN Netzwerke sind genau der Stoff, aus dem die Träume der KI Experten für die Analyse und Optimierung von Produktionssystemen gestrickt werden könnten (Quelle). In einem Projekt im Rahmen des Austrian Centers for Digital Produktion konnten wir zeigen, das diese PAN Datenmodelle zur Analyse von Qualitätsproblemen (Quelle) aber auch zur Identifikation von Security Problemen in Produktionssystemen genutzt werden können (Quelle).
Bild 3: Nutzung eines PAN im Qualitätsmanagements
Unsere Forschung haben wir unter anderem auf der ETFA 2023 Konferenz vorgestellt.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Arndt Lüder
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Produktionssyteme und -automatisierung