Industrie 4.0: Modulare Fertigungsanlage untersucht Flexibilität in der industriellen Produktion
Die Fakultät für Technik der Hochschule Pforzheim eröffnet eine neue Lehr- und Forschungsanlage: Ausgestattet mit Hochleistungsrechnern und einer modularen Fertigungsanlage soll das Engineerium die Zukunft der Automatisierungsplanung erforschen und die Entwicklung von innovativen Engineeringmethoden im Kontext von Industrie-4.0 durch neue Methoden der Softwarearchitektur, Kommunikationsnetzwerke und Informationsmodelle (be-)greifbar machen. Das neue Raumangebot am Hochschulstandort Östliche-Karl-Friedrich-Straße 24 in der Pforzheimer Innenstadt richtet sich an Studierende sowie Industrie- und Forschungspartner. Das Vorhaben des gegenseitigen Wissens- und Technologietransfers unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Rainer Drath wurde im Rahmen des Struktur- und Innovationsfonds für die Forschung (SI-BW) des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg gefördert.
Das Engineerium erleichtert nach den Worten von Rainer Drath die Vermittlung von Lösungskonzepten der Digitalisierung im Rahmen der Lehre und in Diskussion mit Industrie- und Projektpartnern erheblich. Im Fokus der Forschung steht eine der Kern-Herausforderungen der Industrie: die Wandelbarkeit in Produktionssystemen. Aktuell existiert Drath zufolge keine vergleichbare Forschungsanlage, welche die Beherrschbarkeit des ganzheitlichen mechatronischen Engineerings (Mechanik, Elektrik, Informatik) strukturvariabler und wandelbarer Systeme in einer heterogenen Modullandschaft adressiert. Für insgesamt viereinhalb Jahre wird auch das Bundesministerium für Bildung und Forschung die Arbeiten im Engineerium zusätzlich mit circa 1 Million Euro unterstützen – so können wir die Forschungsarbeiten ab dem ersten Oktober 2020 mit einem Forschungsteam intensiv beginnen, sagt der Experte für mechatronische Systementwicklung.
Ein Ziel von Industrie-4.0 besteht in der Einführung von Flexibilität in der industriellen Produktion. Strukturvariable Anlagen, deren Maschinen mehr oder minder selbstständig zusammenarbeiten, sind heute zwar technisch möglich, praxistaugliche standardisierte Lösungen müssen jedoch noch erforscht und umgesetzt werden. Im Engineerium, so Rainer Drath, würden Maschinen und Module auf neue Weise automatisiert und mittels Informationsmodellen variabel verknüpft. Jede Maschine wird umfangreich beschrieben und somit von außen erkundbar. Die Orchestrierung der Maschinen erfolgt durch ein übergeordnetes Manufacturing Execution System.
Forschungsziel ist die Entwicklung eines tragfähigen Plug-and-Produce-Gesamtkonzepts – eines Baukastensystems für reale und virtuelle Maschinen und Produktionsanlagen, in dem Module unterschiedlicher Hersteller problemlos ausgetauscht, erweitert oder entfernt werden können – und dessen abschließender Transfer in die Wirtschaft. Die neuartige Engineeringmethodik soll die Orchestrierung der Module in jedem Versuch neu generieren und optimieren. Durch Neukombination und Verschaltung von realen (bereits vorhandenen) und virtuellen (simulativ vorgedachten) Modulen lassen sich so immer wieder neue Fertigungsanlagen erstellen. Durch Kombinatorik der verfügbaren Module ermöglicht das Pforzheimer Forschungskonzept die Errichtung von 1000 Anlagen in einem einzigen Labor. Wir wollen insbesondere erreichen, dass unterschiedliche Module unterschiedlicher Hersteller im gemeinsamen Kontext interagieren können, so Pascal Habiger, Doktorand und wissenschaftlicher Mitarbeiter der Hochschule.
Studenten der Pforzheimer Fakultät für Technik werden im Engineerium durch Projekt-, Bachelor-, Master- und Forschungsarbeiten im fachlichen Kontext der mechatronischen Systementwicklung ihren Beitrag zum Forschungsvorhaben leisten. Ergänzt werden sollen diese durch Industriekooperationen, insbesondere mit kleinen und mittelständischen Unternehmen der Region.
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Text zum Titelbild: Pascal Habiger ist Absolvent des Masterstudiengangs Mechatronische Systementwicklung der Fakultät für Technik. Zwischenzeitlich ist er, zusätzlich zu seiner Promotion im Bereich der Automatisierungstechnik, als wissenschaftlicher Mitarbeiter der HS PF im Engineerium tätig (Foto: Sophia Zundel)
