Industrie 4.0: Das Projekt Fleximon

Wie sehen die Fertigungszellen von morgen aus? Inwieweit reißen sie die Strukturen der Automatisierungspyramide tatsächlich auf? Harting und die Uni Bielefeld zeigen mit ihrem Projekt 'FlexiMon', wie die Zukunft der Fertigungstechnik aussehen könnte.

Projekt FlexiMon, Harting Bildquelle: © Harting

Eine der in Industrie 4.0 enthaltenen Visionen ist die Auflösung der Strukturen der Automatisierungspyramide. Unter dem Schlagwort „IP-all“ wird davon ausgegangen, dass spezialisierte Feldbusse durch eine IP-basierte Standardkommunikation ersetzt werden. Für die Umsetzung dieser Vision fehlen heute allerdings noch industrietaugliche und echtzeitfähige Lösungen, weshalb kurzfristig nur folgender gemischter Ansatz umsetzbar ist: die Nutzung der Vorteile von IP-basierten Systemen mit dezentralisierter Intelligenz im Zusammenspiel mit hart echtzeitfähigen SPS-Steuerungen mit eigenen leistungsfähigen Feldbussen.

Mit diesen Forschungsansätzen setzt sich die Harting Technologiegruppe im Verbundprojekt „FlexiMon – Flexibles Montagekonzept durch autonome mechatronische Fertigungskomponenten“ auseinander. Das Projekt ist Bestandteil des Spitzenclusters „It’s OWL“, welches im Spitzencluster-Wettbewerb des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Hightech-Strategie 2020 für Deutschland durchgeführt wird.

Was ist das Ziel? Die zunehmende Individualisierung der Produkte aufgrund spezifischer Kundenwünsche fordert flexible Fertigungssysteme, die es ermöglichen, maßgeschneiderte Lösungen unter den Bedingungen der Massenfertigung herzustellen. Harting-Kunden können schon heute Steckverbinder per Internet regelbasiert konfigurieren und bestellen. Zukünftige intelligente Produktionssysteme oder sogenannte Smart Factories sollen daraus Fertigungsaufträge ableiten und selbst­ständig einplanen können. Die Produktion erfolgt dann vollständig vernetzt, basierend auf digitalen Fertigungs- und Produktionsdaten mit flexiblen Fertigungsmodulen. Gefordert sind also modulare Produktionsplattformen, die ähnlich effizient wie heutige Smart­phones konfiguriert werden können, aber die Prozesssicherheit und Effek­tivität moderner Fertigungslinien aufweisen.
Modulare Hardware

Harting und die  Uni Bielefeld verfolgen deshalb die Entwicklung flexibler Fertigungszellen mit „Plug-and-Produce“-Fähigkeiten. Diese sollen mit minimalen Umrüstzeiten durch den Mitarbeiter oder automatisch konfiguriert und mittels offener Standards horizontal in Fertigungslinien sowie vertikal in die Unternehmens-IT integriert werden können (Bild 1). Schlüssel zur Realisierung einer solchen modularen Produktionsplattform ist dabei die Entwicklung einer aufeinander abgestimmten Hardware- und Software-Architektur auf der Ebene von Fertigungszellen und Fertigungslinien. Die Identifikation technischer und konzep­tioneller Grundannahmen der Modu­larisierung ist dabei eine notwendige Voraussetzung für die Umsetzung im Projekt. Die FlexiMon-Fertigungszellen weisen beispielsweise ein standardi­siertes geometrisches Format sowie flexible Befestigungssysteme für Prozesskomponenten auf, sind mit einer eigenen Echtzeitsteuerung und Control Panel als lokale Mensch-Maschine-Schnittstelle, RFID-Lese-/Schreibeinheiten sowie einem Leichtbauroboter als universelles Handhabungsgerät ausgestattet.  Auf Basis dieser invarianten Grundstruktur können die Module Hardware-seitig durch zusätzliche Prozesskomponenten in der von ihnen angebotenen Funktion spezialisiert werden, zum Beispiel durch die Installation einer Schraubeinheit oder einer Prägepresse.