Fraunhofer IPA toont de meerwaarde van verbonden productiebenodigdheden

De testomgeving voor industriegerelateerd onderzoek, die normaal gesproken te vinden is in het Toepassingscentrum Industrie 4.0 in Stuttgart, wordt in gedeelten getoond op AUTOMATICA. (Bron: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez) / Geselecteerde delen van de testomgeving voor industrieel onderzoek, die normaal gesproken in het Toepassingscentrum Industrie 4.0 in Stuttgart te vinden is, worden getoond op AUTOMATICA. (Bron: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez)

Met een nieuwe software kunnen diverse krachtgeregelde montageprocessen nu worden geautomatiseerd. (Bron: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez)

Ook met behulp van externe sensoren die aan de cloud gekoppeld zijn, kunnen autonome transportvoertuigen zeer nauwkeurig worden gelokaliseerd. (Bron: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez) / Automated guided vehicles can be located highly accurately with the aid of external sensors linked to the cloud. (Source: Fraunhofer IPA, photo: Rainer Bez)

Een ergonomische werkplek-analyse leidt tot concepten die de mens tijdens het werk kunnen ontlasten. (Bron: 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)

- Presentatie van 13 exposities op vier beurzen in drie hallen
- IT-platform voor verwerking van real-time productiedata centraal
- Werkplek, automatisering en IT-infrastructuur vormen thematische samenhang
- Introductie van »Lab Flexibele Plaatbewerking« binnen de TRUMPF-samenwerking

In lijn met de actuele eisen van het digitale productietijdperk tonen de wetenschappers uit Stuttgart op de AUTOMATICA in München van 21 tot 24 juni 2016 een intelligente samenwerking van verschillende exposities uit de gebieden mens op de werkplek, product en automatisering, evenals IT-infrastructuur en connectiviteit. Hiermee demonstreren zij de meerwaarde van een productie die is afgestemd op Industrie 4.0.

Op de stand van het Fraunhofer IPA worden de vier pijlers van Industrie 4.0 op diverse manieren beleefbaar gemaakt binnen de context van een gedigitaliseerde productie: cyberfysische systemen van allerlei aard, een participatief platform, het Internet of Things en diensten, en een portaal met intuïtieve mens-machine interfaces voor interactie met het productiesysteem. Bezoekers kunnen aan de hand van meerdere, via de cloud slim verbonden exposities, zien welke oplossingen het onderzoeksinstituut aanbiedt voor verschillende onderdelen van de waardeketen. Deze variëren van het sorteren, via (gedeeltelijk) geautomatiseerde montage en transport van het werkstuk, tot de koppeling van het werkstuk aan de IT-infrastructuur. De diensten zijn relevant voor zowel gebruikers en besluitvormers van productiebedrijven als voor hun uitrusting: voor planning, bedrijfsvoering en optimalisatie van producties, evenals voor de ontwikkeling van innovatieve industriële componenten, machines en installaties.

Focus op de »Virtual Fort Knox«-platform

Sinds 2012 werkt het Fraunhofer IPA samen met midden- en kleinbedrijf aan »Virtual Fort Knox«, een open platform voor productiebedrijven. Onder de noemer »Manufacturing-IT-as-a-service« kunnen daar productiedata via diverse applicaties (diensten) worden gebruikt op alle eindapparaten. Joachim Seidelmann, hoofd DigiTools bij het Fraunhofer IPA, formuleert het doel als volgt: »Enerzijds willen we Industrie 4.0-concepten implementeren waarmee gebruikers hun efficiëntie in de productie kunnen verhogen. Anderzijds willen we samen met onze industriële klanten de vraag beantwoorden: welke digitale oplossingen kunnen op een zinvolle manier worden geïntegreerd in mijn product of productie om nieuwe bedrijfsmodellen te ontwikkelen?«

Op de AUTOMATICA speelt »Virtual Fort Knox« een centrale rol: verschillende demonstratoren worden via het platform verbonden. Zoals in de echte productie stroomt diverse status- en procesgegevens real-time het systeem binnen en kunnen deze direct worden verwerkt. Een groot voordeel, vooral voor kleine en middelgrote bedrijven: de gebruiker kan via een door hem gekozen afgiftemedium toegang krijgen tot de applicatie-informatie. Het bespaart de kosten en het werk van het verwerven en onderhouden van een geschikte IT-omgeving. Daarnaast kan de gebruiker zijn gebruikte software en hardware op gebruiksgerelateerde wijze factureren en vaste kosten vermijden.

Robotica profiteert veel van de cloud

De technische voorwaarde voor Industrie 4.0-omgevingen is dat alle operationele middelen met sensoren en besturingssystemen als cyberfysische systemen (CPS) verbonden zijn. Een typisch voorbeeld van CPS zijn robot systemen zoals de op de stand aanwezige IPA-demonstrator voor »Grijpen-in-de-doos«. De fabrikantneutrale software bp3™ stelt de robot in staat om snel en betrouwbaar objecten te lokaliseren en banen te plannen voor diverse werkstukken. Een ander exposé toont de voordelen van een eveneens voor bijna alle robottypen en -modellen bruikbaar softwarepakket voor verschillende montageopdrachten. Hiermee kunnen complexe taken, zoals het monteren van schakelkasten, voorheen handmatig uitgevoerd, nu ook door niet-experts intuïtief worden geïnstrueerd, wat bijdraagt aan kosteneffectieve automatisering.

Beide softwareoplossingen vergroten hun potentieel door de koppeling met de cloud-architectuur: de inbedrijfstelling en het onderhoud van het robotsysteem verlopen efficiënter dankzij de centrale gegevensbasis, bijvoorbeeld van werkstukken of direct inzetbare programmabestanden, zogenaamde skills. Componenten zijn gemakkelijker uitwisselbaar en alle processen kunnen centraal worden gevolgd en aangestuurd. Zo worden de robotsystemen flexibeler en is de ombouw op nieuwe varianten snel gerealiseerd. Via diverse diensten worden nieuwe softwarefuncties in de cloud aangeboden. Evenzo kunnen lokaal geoptimaliseerde processen worden teruggevoerd naar de cloud, zodat éénmalige programmawijzigingen alle verbonden robotsystemen ten goede komen.

Voor flexibele transportsystemen ontwikkelden de IPA-experts »Cloud Navigation«. Twee mobiele, autonoom navigerende systemen demonstreren de meerwaarde hiervan. Door dat de twee onbemande transportvoertuigen (FTF), of in de industriële context een groot aantal FTF, hun lokaal verzamelde data centraal beschikbaar stellen, profiteert de gehele vloot van een nauwkeurigere lokalisatie en efficiëntere baanplanning. De individuele FTF kunnen dan als »lean client« opereren, dus met minder hardware, maar beschikken toch over een hoge navigatie-intelligentie doordat rekenintensieve navigatie-algoritmen worden uitbesteed aan de cloud-servers. Ook de integratie van externe sensoren, bijvoorbeeld uit de productieomgeving, en het aanbieden van navigatiefuncties als dienst is mogelijk.

Processen controleren en optimaliseren

Een ander centraal onderdeel van Industrie 4.0 is de continue monitoring van alle processtappen. Dit wordt mogelijk gemaakt door de door het Fraunhofer IPA ontwikkelde »Slimme Systeemoptimalisatie«, die zonder IT-expertkennis te gebruiken is. Het mobiele systeem verzamelt met intelligente camera's, waarvan bijvoorbeeld één per productiestation wordt geïnstalleerd, real-time werkstuk- en procesgegevens en analyseert deze automatisch. Het herkent niet alleen procesafwijkingen en hun oorzaken, maar toont ook mogelijke verliezen of knelpunten. Bedrijven konden hun efficiëntie met meer dan tien procent verhogen dankzij de »Slimme Systeemoptimalisatie«. Ook elk werkstuk kan bijdragen aan de procesbewaking: dit wordt mogelijk gemaakt door de »smartWT«, een intelligente werkstukdrager die met geïntegreerde sensoren continu kwaliteitsrelevante logistieke en procesgegevens kan vastleggen en draadloos naar de cloud kan sturen. De gebruiker heeft altijd de actuele data bij de hand en kan indien nodig ingrijpen. Zo kunnen de kwaliteit en doorvoer van de productie worden verbeterd.

Ook op het gebied van IT-infrastructuur biedt het Fraunhofer IPA een oplossing die is afgestemd op de eisen van een flexibele productie: met de software »Sense&Act« kunnen bedrijven individuele regels voor de connectie van de productie opstellen. Aanpassingen, uitbreidingen en nieuwe interfaces van de IT kunnen met weinig inspanning worden gerealiseerd. De software bewaakt de productie met sensordata, bijvoorbeeld voor het detecteren van storingen, en activeert bij bepaalde gebeurtenissen gedefinieerde acties. Dit kan een melding aan de gebruiker zijn of een actie van een robotsysteem. Via een intuïtieve gebruikersinterface kunnen de regels voor sensoren en actuatoren snel worden gemaakt, maar ook bedrijfsbreed worden gedeeld en geëvalueerd.

Mens en data ontlasten en nuttig analyseren

Ook in Industrie 4.0-omgevingen biedt de nauwe integratie van mens en zijn vaardigheden in de productie een belangrijke meerwaarde. Hoe dit ook bij lichamelijk veeleisende taken en in het kader van de demografische veranderingen lukt, toont het werkplek-exoskelet dat de werknemer voor het eerst ondersteunt bij werkzaamheden boven het hoofd. De montagewerkplek is gekoppeld aan de IT-infrastructuur en past zich automatisch aan de individuele lichaamsmaten van de werknemer en de actuele montageprocedure aan. Zo worden insteltijden verkort en wordt de werknemer ontlast. Een door het Fraunhofer IPA ontwikkelde werkplek-analyse kwantificeert bovendien hoe effectief de oplossing is in termen van medewerkerontlasting en geoptimaliseerde productieprocessen.

Alle exposities binnen de Industrie 4.0-omgeving hebben gemeenschappelijk dat ze continu data verzamelen in het kader van »Smart Data«, die kunnen worden gebruikt voor het optimaliseren van de productie. Op de stand kunnen bezoekers ervaren hoe de IPA-experts exemplair de verzamelde sensoren- en toestandsgegevens van een exposities visualiseren en winstgevend analyseren. De inzichten uit slimme dataverwerking bieden ook aanknopingspunten voor nieuwe bedrijfsmodellen, zoals klantgerichte service-intervallen of aanpassingen van het aanbod op basis van gebruiksgegevens.

Fundamenteel onderzoek naar Industrie 4.0 met TRUMPF

Dat theorie alleen niet voldoende is, toont de samenwerkingsinitiatief met TRUMPF: In de zomer van 2015 is het Ditzinger bedrijf, wereldwijd marktleider in gereedschapsmachines voor flexibele plaatbewerking en industriële lasers, een strategische samenwerking aangegaan met het Fraunhofer IPA voor vijf jaar. Het doel van deze samenwerking is om inzichten uit het actuele onderzoek naar Industrie 4.0 te verankeren in de plaatbewerking. In het zogenoemde »Lab Flexibele Plaatbewerking« werken medewerkers van TRUMPF en het Fraunhofer IPA samen aan het ontwikkelen van innovatieve oplossingen voor de productie van de toekomst. In eerste startprojecten worden de gebieden »Intralogistiek«, »Servicegerichte Machine« en »Zelfsturende Productie« aangepakt. Tijdens de looptijd van de samenwerking zullen de inhoud en projecten zich verder ontwikkelen, zodat regelmatig nieuwe onderwerpen worden toegevoegd.

Ulrich Schneider, projectleider bij het Fraunhofer IPA, zal op 24 juni om 11.00 uur verslag uitbrengen over de gezamenlijke samenwerking. Onder de titel »In Businessmodellen denken, in samenwerkingen handelen – Samenwerking met TRUMPF als praktijkvoorbeeld van het Applicatiecentrum Industrie 4.0« presenteert hij samen met Dr. Martin Landherr niet alleen het genoemde project, maar ook het Applicatiecentrum Industrie 4.0, dat op het Fraunhofer-instituutencentrum Stuttgart fungeert als testomgeving voor industriegerelateerde onderzoek naar cyberfysische systemen in de echte productieomgeving.

Informatie over de hoofdstand van het Fraunhofer IPA: Hal A4 | Stand 139

Voorgestelde exposities: Cloud Picking, Cloud Navigation, Ergonomie op de werkplek, FlexNote, Intelligente Montage, Intelligente Werkstukdrager, Sense&Act, Smart Data, Systeemoptimalisatie, Virtual Fort Knox.

Andere beurzen met deelname van het Fraunhofer IPA

SMErobotics – Flexibele robots voor het Midden- en Kleinbedrijf, Hal A4 | Stand 13

Het Fraunhofer IPA coördineert het Europese initiatief »SMErobotics«, dat op haar stand acht robotsystemen uit drie toepassingsdomeinen presenteert. De exposities tonen hoe intelligente robots de automatisering van kleine en middelgrote productiebedrijven en de mens-robot samenwerking sterk vereenvoudigen. Dit wordt mogelijk doordat de robots kostenefficiënt kunnen worden geïnstalleerd en dankzij innovatieve software intuïtief kunnen worden geprogrammeerd en bediend. Bovendien zorgen krachtige sensoren voor snelle aanpassing aan nieuwe productvarianten en een robuuste omgang met onzekerheden en losse materialen. Meer informatie op: www.smerobotics.org.

LIAA – Mens-Robot Samenwerking voor Montage, Hal B4 | Stand 402

In het kader van het EU-project »LIAA« heeft het Fraunhofer IPA een montagewerkplek ontwikkeld voor LOTO-toepassingen, waar werknemers en robots gezamenlijk kunnen werken. Met behulp van een nieuw softwarehulpmiddel kunnen de veiligheidsmaatregelen voor mens-robot samenwerking en de daaruit voortvloeiende invloed op de economische haalbaarheid van de werkplek systematisch worden vastgesteld. Zo kunnen MRK-toepassingen veel sneller worden gerealiseerd. Meer informatie op: www.project-leanautomation.eu.

In planning en afstemming: ReApp – Verhoog de productiviteit door inzet van robots

In het project »ReApp« worden onder leiding van het Fraunhofer IPA robot-apps en een eenvoudige ontwikkelomgeving ontwikkeld om robotsystemen sneller en goedkoper te kunnen inrichten. Ook herconfiguraties van robotcellen of aanpassingen van procesparameters zijn met ReApp gemakkelijk mogelijk, zodat bedrijven en vooral het Midden- en Kleinbedrijf robots flexibeler kunnen inzetten dan voorheen. Het project wordt gefinancierd door het Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Meer informatie op: www.reapp-projekt.de.