Fraunhofer IPA ukazuje přidanou hodnotu propojených výrobních komponentů

Testovací prostředí pro průmyslový výzkum, které se jinak nachází v Application Center Industrie 4.0 ve Stuttgartu, bude částečně předvedeno na AUTOMATICE. (Zdroj: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez) / Vybrané části testovacího prostředí pro průmyslový výzkum, které je obvykle umístěno v Application Center Industrie 4.0 ve Stuttgartu, budou představeny na AUTOMATICE. (Zdroj: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez)

S novým softwarovým programem lze nyní automatizovat širokou škálu sílou řízených montážních procesů. (Zdroj: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez)

I přes pomoc externích senzorů připojených k cloudu se autonomní přepravní vozíky mohou velmi přesně lokalizovat. (Zdroj: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez) / Automatizovaná navigační vozidla mohou být lokalizována s vysokou přesností za pomoci externích senzorů připojených k cloudu. (Zdroj: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez)

Ergonomická analýza pracovního místa vede k konceptům, které mohou během práce ulehčit člověku. (Zdroj: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez) / An ergonomic workplace analysis leads to concepts for relieving the burden on humans as they work. (Source: Fraunhofer IPA, photo: Rainer Bez)

- Prezentace na čtyřech výstavních stáncích ve třech halách s 13 exponáty
- IT platforma zaměřená na zpracování dat z výroby v reálném čase
- Pracoviště, automatizace a IT infrastruktura tvoří tematickou kostru
- Představení „Lab Flexible Blechfertigung“ v rámci spolupráce TRUMPF

V souladu s aktuálními požadavky digitálního výrobního věku ukazují stuttgartští vědci na AUTOMATICE v Mnichově od 21. do 24. června 2016 inteligentní souhru různých exponátů z oblastí člověk na pracovišti, produkt a automatizace, stejně jako IT infrastruktura a síťování, a tím předvádějí přidanou hodnotu výroby orientované na Industrie 4.0.

Na výstavním stánku Fraunhofer IPA budou čtyři pilíře Industrie 4.0 různými způsoby v celkovém kontextu digitalizované výroby zažitelné: kyberfyzické systémy různých druhů, participativní platforma, internet věcí a služeb a portál s intuitivními rozhraními člověk-stroj pro interakci s výrobním systémem. Návštěvníci si mohou na několika exponátech, které inteligentně spolupracují s cloudem, ověřit, jaká řešení institut nabízí pro různé části hodnotového řetězce. Ty sahají od jednotlivého dílce přes (částečně) automatizovanou montáž a přepravu výrobku až po připojení výrobku k IT infrastruktuře. Tyto služby jsou relevantní jak pro uživatele a rozhodovatele ve výrobních podnicích, tak pro jejich vybavení: pro plánování, provoz a optimalizaci výroby, stejně jako pro vývoj inovativních průmyslových komponent, strojů a zařízení.

Fokusu na platformu „Virtual Fort Knox“

Již od roku 2012 spolupracuje Fraunhofer IPA s podniky středního podnikání na „Virtual Fort Knox“, otevřené platformě pro výrobní firmy. Pod heslem „Manufacturing-IT-as-a-service“ lze zde data z výroby zpřístupnit prostřednictvím různých aplikací (služeb) pro libovolná koncová zařízení. Cílem je, jak uvádí Joachim Seidelmann, vedoucí DigiTools v Fraunhofer IPA: „Jednak chceme realizovat koncepty Industrie 4.0, které umožní uživatelům zvýšit efektivitu výroby. A jednak chceme společně s našimi průmyslovými zákazníky zodpovědět otázku: Jaká digitální řešení lze smysluplně začlenit do mého produktu nebo výroby, aby bylo možné vyvíjet nová obchodní modely?“

Na AUTOMATICE hraje „Virtual Fort Knox“ klíčovou roli: různé demonstrační zařízení jsou propojena přes platformu. Stejně jako ve skutečné výrobě proudí různé stavy a procesová data v reálném čase do systému a mohou být přímo zpracována. Velkou výhodou, zejména pro malé a střední podniky, je, že uživatel přistupuje k informacím o aplikacích prostřednictvím libovolného výstupního média. Odpadá nákladná správa a údržba vhodného IT prostředí. Navíc může uživatel účtovat použití softwaru a hardwaru podle skutečného využití a vyhnout se fixním nákladům.

Robotika těží z cloudových technologií

Technickou podmínkou pro prostředí Industrie 4.0 je, že všechna zařízení vybavená senzory a řídicími systémy jsou propojena jako kyberfyzické systémy (CPS). Typickým příkladem CPS jsou robotické systémy, například demonstrátor IPA „Griff-in-die-Kiste“, který je k vidění na stánku. Nezávislý software bp3™ umožňuje robotovi rychlou a spolehlivou lokalizaci objektů a plánování trajektorií pro různé dílce. Další exponát předvádí výhody softwarového balíčku, který je použitelný téměř pro všechny typy a značky robotů pro různé montážní úkoly. S tímto softwarem je možné poprvé intuitivně instruovat složité úkoly, jako je montáž rozvaděčů, i bez odborných znalostí, což přispívá k ekonomické automatizaci.

Obě softwarová řešení rozšiřují svůj potenciál díky propojení s cloudovou architekturou: uvedení do provozu a údržba robotického systému je díky centrálnímu datovému skladu, například dílců nebo přímo použitelných programových modulů, známých jako Skills, efektivnější než dříve, komponenty jsou snáze vyměnitelné a všechny procesy jsou centrálně sledovatelné a řízené. Tím se robotické systémy stávají flexibilnějšími a rychlejší je jejich přizpůsobení novým variantám. Různými službami jsou v cloudu dostupné nové softwarové funkce. Stejně tak mohou být optimalizované lokální procesy zpětně nahrány do cloudu, takže jednorázové změny v programu mohou těžit všechny připojené robotické systémy.

Pro flexibilní přepravní řešení vyvinuli experti z IPA „Cloud Navigation“. Jejich informační přínos demonstrují na stánku dvě mobilní autonomní navigační systémy. Díky tomu, že obě bezobslužná přepravní vozidla (FTF) nebo v průmyslovém prostředí řada FTF sdílejí svá lokálně shromážděná data centrálně, těží celá flotila z přesnější lokalizace a efektivnější plánování trajektorií. Jednotlivá FTF mohou pak fungovat jako „lean klienti“, tedy potřebují méně hardwaru a přesto disponují vysokou navigační inteligencí, protože náročné navigační algoritmy jsou přesunuty do cloudového serveru. Je také možné začlenit externí senzory, například z výrobního prostředí, a poskytovat navigační funkce jako službu.

Kontrola a optimalizace procesů

Dalším klíčovým prvkem Industrie 4.0 je nepřetržité sledování všech kroků procesu. To umožňuje vyvinutý systém „Smart System Optimization“ od Fraunhofer IPA, který je použitelný bez znalosti IT. Mobilní systém sbírá pomocí inteligentních kamer, z nichž je například na každé výrobní stanici instalována jedna, data o dílcích a procesech v reálném čase a automaticky je vyhodnocuje. Nejenže rozpoznává odchylky od procesu a jejich příčiny, ale také ukazuje možné ztráty nebo úzká místa. Firmy díky tomu mohly zvýšit efektivitu ve využití „Smart System Optimization“ o více než deset procent. Pro sledování procesu může přispět i každý jednotlivý dílec: to umožňuje inteligentní dílenský nosič „smartWT“, který pomocí integrovaných senzorů kontinuálně zaznamenává kvalitativní logistické a procesní data a bezdrátově je přenáší do cloudu. Uživatel má stále aktuální data k dispozici a může v případě potřeby zasáhnout. Tím lze zvýšit kvalitu a průchodnost výroby.

Pokud jde o IT infrastrukturu, nabízí Fraunhofer IPA firmám řešení přizpůsobené požadavkům flexibilní výroby: software „Sense&Act“ umožňuje vytvářet individuální pravidla pro propojení výroby. Úpravy, rozšíření a nové rozhraní IT lze realizovat s minimální námahou. Software sleduje výrobu pomocí senzorových dat, například pro detekci poruch zařízení, a při určitých událostech spouští definované akce. To může být upozornění uživatele nebo akce robotického systému. Pomocí intuitivního rozhraní lze pravidla pro senzory a aktory rychle vytvářet, sdílet a hodnotit na úrovni celé firmy.

Uvolnění lidí a efektivní využití dat

Také v prostředí Industrie 4.0 představuje úzké zapojení člověka a jeho schopností do výroby hlavní přidanou hodnotu. Jak se daří zvládnout i fyzicky náročné úkoly a jak zvládnout demografický vývoj, ukazuje pracovní exoskelet, který poprvé podporuje pracovníka při práci nad hlavou. Montážní pracoviště je propojeno s IT infrastrukturou a automaticky se přizpůsobuje individuálním tělesným rozměrům pracovníka a aktuálnímu montážnímu procesu. Díky tomu se zkracují nastavovací časy a pracovník je uvolněn. Pracoviště analyzované pomocí výzkumného zařízení Fraunhofer IPA dále kvantifikuje, jak účinné je řešení z hlediska úlevy zaměstnanců a optimalizace výrobních procesů.

Všechna exponáty v prostředí Industrie 4.0 mají společné to, že v duchu „Smart Data“ kontinuálně sbírají data, která lze využít k optimalizaci výroby. Na stánku si mohou návštěvníci vyzkoušet, jak experti z IPA vizualizují a výhodně vyhodnocují shromážděná senzorová a stavová data exponátu. Získané poznatky z inteligentního vyhodnocování dat představují také výchozí bod pro nové obchodní modely, například zákaznicky přizpůsobené servisní intervaly nebo úpravy vlastních nabídek na základě dat o využívání.

Základní výzkum Industrie 4.0 ve spolupráci s TRUMPF

To, že samotná teorie nestačí, ukazuje koordinační iniciativa s firmou TRUMPF: v létě 2015 uzavřela společnost z Ditzingu, světově vedoucí v oblasti nástrojových strojů pro flexibilní zpracování plechu a průmyslových laserů, pětiletou strategickou spolupráci s Fraunhofer IPA. Cílem této spolupráce je zakotvit poznatky z aktuálního výzkumu v oblasti Industrie 4.0 v oblasti zpracování plechu. V takzvaném „Lab Flexible Blechfertigung“ pracují zaměstnanci TRUMPF a Fraunhofer IPA společně na vývoji inovativních řešení pro výrobní technologie budoucnosti. V prvních startovacích projektech jsou zkoumány oblasti „Intralogistika“, „Servisně orientované stroje“ a „Samostatně řídící se výroba“. Během trvání spolupráce by se měly obsahové oblasti dále rozvíjet, aby se pravidelně přidávala nová témata projektů.

Ulrich Schneider, vedoucí projektu Fraunhofer IPA, bude na AUTOMATICE 24. června v 11:00 hodin informovat o společné spolupráci. Pod názvem „Myšlení v obchodních modelech, jednání v kooperacích – spolupráce s TRUMPF jako příklad praxe aplikačního centra Industrie 4.0“ představí spolu s Dr. Martinem Landherrerem nejen zmíněný projekt, ale i Aplikační centrum Industrie 4.0, které na stuttgartském institucionálním centru spojuje testovací prostředí pro průmyslově orientovaný výzkum kyberfyzických systémů v reálném výrobním prostředí.

Informace o hlavním výstavním stánku Fraunhofer IPA: hala A4 | stánek 139

Plánované exponáty: Cloud Picking, Cloud Navigation, Ergonomie na pracovišti, FlexNote, Inteligentní montáž, Inteligentní dílenský nosič, Sense&Act, Smart Data, Systemová optimalizace, Virtual Fort Knox.

Další výstavní stánky s účastí Fraunhofer IPA

SMErobotics – flexibilní roboty pro střední podniky, hala A4 | stánek 13

Fraunhofer IPA koordinuje evropskou iniciativu „SMErobotics“, která na svém stánku představí osm robotických systémů ze tří aplikačních oblastí. Exponáty ukazují, jak inteligentní roboti výrazně zjednodušují automatizaci malých a středních výrobních podniků a spolupráci člověk-robot. To je možné díky tomu, že roboti jsou nákladově efektivně instalovatelní a díky inovativnímu softwaru je možné je intuitivně programovat a obsluhovat. Vysoce výkonná senzoring umožňuje rychlé přizpůsobení novým produktovým variantám a robustní manipulaci s nejistotami a volnými materiály. Více na: www.smerobotics.org.

LIAA – spolupráce člověk-robot pro montáž, hala B4 | stánek 402

V rámci projektu EU „LIAA“ vyvinulo Fraunhofer IPA montážní pracoviště pro aplikace s lehkými dílci, na kterém mohou společně pracovat pracovníci a roboti. Pomocí nového softwarového nástroje lze systematicky určit bezpečnostní opatření potřebná pro spolupráci člověk-robot a jejich dopad na ekonomiku pracoviště. Díky tomu je možné realizovat MRK aplikace výrazně rychleji. Více na: www.project-leanautomation.eu.

V plánu a v jednání: ReApp – zvýšení produktivity pomocí robotů

V projektu „ReApp“ vznikají pod koordinací Fraunhofer IPA robotické aplikace a jednoduché vývojové prostředí, které umožní rychlejší a levnější nastavení robotických systémů. Také přestavby robotických buněk nebo úpravy procesních parametrů jsou s ReApp snadné, takže firmy a zejména střední podniky mohou roboty využívat flexibilněji než dříve. Projekt je financován spolkovým ministerstvem hospodářství a energetiky. Více na: www.reapp-projekt.de.