Fraunhofer IPA pokazuje wartość dodaną połączonych komponentów produkcyjnych

Środowisko testowe do badań przemysłowych, które zazwyczaj znajduje się w Centrum Aplikacji Industrie 4.0 w Stuttgarcie, będzie częściowo prezentowane na AUTOMATICA. (Źródło: Fraunhofer IPA, zdjęcie: Rainer Bez)

Za pomocą nowego oprogramowania można teraz zautomatyzować szeroki zakres procesów montażowych sterowanych siłą. (Źródło: Fraunhofer IPA, zdjęcie: Rainer Bez)

Auch mithilfe externer, an die Cloud angebundener Sensoren können sich fahrerlose Transportfahrzeuge hochgenau lokalisieren. (Quelle: Fraunhofer IPA, Foto: Rainer Bez) / Automatyczne pojazdy transportowe mogą być zlokalizowane z dużą precyzją przy pomocy zewnętrznych sensorów podłączonych do chmury. (Źródło: Fraunhofer IPA, zdjęcie: Rainer Bez)

Analiza ergonomiczna stanowiska pracy prowadzi do koncepcji, które mogą odciążyć człowieka podczas pracy. (Źródło: Fraunhofer IPA, zdjęcie: Rainer Bez) / An ergonomic workplace analysis leads to concepts for relieving the burden on humans as they work. (Source: Fraunhofer IPA, photo: Rainer Bez)

- Prezentacja 13 eksponatów na czterech stoiskach targowych w trzech halach
- Platforma IT do przetwarzania danych produkcyjnych w czasie rzeczywistym w centrum uwagi
- Miejsce pracy, automatyzacja i infrastruktura IT tworzą tematyczną całość
- Prezentacja »Lab Flexible Blechfertigung« w ramach współpracy z TRUMPF

Odpowiadając na aktualne wymagania cyfrowej ery produkcji, naukowcy z Stuttgartu na targach AUTOMATICA w Monachium od 21 do 24 czerwca 2016 roku pokazują inteligentną współpracę różnych eksponatów z dziedzin: człowiek w miejscu pracy, produkt i automatyzacja oraz infrastruktura IT i sieciowanie, ukazując tym samym wartość dodaną produkcji ukierunkowanej na koncepcję Industrie 4.0.

Na stoisku Fraunhofer IPA można doświadczyć na różne sposoby czterech filarów Industrie 4.0 w kontekście zdigitalizowanej produkcji: systemów cyberfizycznych różnego rodzaju, platformy partycypacyjnej, Internetu Rzeczy i usług oraz portalu z intuicyjnymi interfejsami człowiek-maszyna do interakcji z systemem produkcyjnym. Zwiedzający mogą na podstawie kilku eksponatów współpracujących inteligentnie z chmurą zrozumieć, jakie rozwiązania oferuje instytut badawczy dla różnych etapów łańcucha wartości. Od rozdzielania jednostek, przez zautomatyzowany montaż i transport wyrobu, aż po podłączenie wyrobu do infrastruktury IT. Usługi te są istotne zarówno dla użytkowników i decydentów w przedsiębiorstwach produkcyjnych, jak i dla ich wyposażenia: do planowania, eksploatacji i optymalizacji produkcji oraz rozwoju innowacyjnych komponentów przemysłowych, maszyn i urządzeń.

Platforma wspierająca »Virtual Fort Knox« w centrum uwagi

Już od 2012 roku Fraunhofer IPA współpracuje z firmami sektora MŚP nad projektem »Virtual Fort Knox«, otwartą platformą dla przedsiębiorstw produkcyjnych. Pod hasłem »Manufacturing-IT-as-a-service« można tam udostępniać dane produkcyjne za pomocą różnych aplikacji (usług) na dowolne urządzenia końcowe. Cel, jaki wyznaczył Joachim Seidelmann, kierownik DigiTools w Fraunhofer IPA, brzmi następująco: „Z jednej strony chcemy wdrożyć koncepcje Industrie 4.0, które pozwolą użytkownikom zwiększyć efektywność produkcji. Z drugiej strony chcemy wspólnie z naszymi klientami przemysłowymi odpowiedzieć na pytanie: jakie cyfrowe rozwiązania można sensownie zintegrować z moim produktem lub procesem, aby rozwijać nowe modele biznesowe?”

Na targach AUTOMATICA »Virtual Fort Knox« odgrywa kluczową rolę: różne demonstratory są połączone za pomocą platformy. Jak w rzeczywistej produkcji, różne dane o stanie i procesach są przesyłane w czasie rzeczywistym do systemu i mogą być bezpośrednio przetwarzane. Dużą zaletą, szczególnie dla małych i średnich przedsiębiorstw, jest to, że użytkownik ma dostęp do informacji z aplikacji za pomocą wybranego medium wyjściowego. Znika konieczność pozyskiwania i utrzymania odpowiedniego środowiska IT. Ponadto użytkownik może rozliczać się za użycie oprogramowania i sprzętu według zużycia, unikając stałych kosztów.

Robotyka korzysta wielokrotnie z chmury

Podstawowym warunkiem technicznym dla środowisk Industrie 4.0 jest połączenie wszystkich urządzeń operacyjnych wyposażonych w czujniki i sterowniki w sieć systemów cyberfizycznych (CPS). Typowym przykładem CPS są systemy robotyczne, takie jak demonstrator IPA dostępny na stoisku »Chwyt do skrzyni«. Uniwersalny program bp3™ umożliwia robotowi szybkie i niezawodne lokalizowanie obiektów i planowanie trajektorii dla różnych wyrobów. Kolejny eksponat demonstruje zalety pakietu oprogramowania, które jest kompatybilne z niemal wszystkimi typami i modelami robotów do różnych zadań montażowych. Dzięki niemu można po raz pierwszy intuicyjnie instruować złożone zadania, takie jak montaż szaf sterowniczych, co przyczynia się do ekonomicznej automatyzacji.

Oba rozwiązania programowe rozszerzają swój potencjał dzięki integracji z architekturą chmury: uruchomienie i konserwacja systemu robotycznego są bardziej efektywne dzięki centralnej bazie danych, np. wyrobów lub gotowych modułów programowych, tzw. skills. Komponenty są łatwiejsze do wymiany, a wszystkie procesy można centralnie monitorować i kontrolować. W ten sposób systemy robotyczne stają się bardziej elastyczne, a ich przystosowanie do nowych wariantów przebiega szybko. Różne usługi w chmurze udostępniają nowe funkcje oprogramowania. Podobnie, procesy optymalizowane lokalnie mogą być przesyłane z powrotem do chmury, dzięki czemu wszelkie zmiany programów korzystają wszystkie podłączone systemy robotyczne.

W celu elastycznego transportu eksperci z IPA opracowali »Cloud Navigation«. Ich wartość informacyjną na stoisku ilustrują dwa mobilne, autonomiczne systemy nawigacyjne. Gdy dwa bezzałogowe pojazdy transportowe (FTF), lub w kontekście przemysłowym wiele FTF, udostępniają swoje dane lokalne w centralnym miejscu, cała flota korzysta z dokładniejszej lokalizacji i bardziej efektywnego planowania trasy. Poszczególne FTF mogą działać jako »lekki klient«, potrzebując mniej sprzętu, a mimo to posiadając wysoką inteligencję nawigacyjną, ponieważ obliczenia skomplikowanych algorytmów nawigacyjnych są przenoszone do serwerów w chmurze. Możliwa jest także integracja czujników zewnętrznych, np. z otoczenia produkcyjnego, oraz udostępnianie funkcji nawigacyjnych jako usługi.

Kontrola i optymalizacja procesów

Kolejnym kluczowym elementem Industrie 4.0 jest ciągłe monitorowanie wszystkich etapów procesu. W tym celu opracowano w Fraunhofer IPA »Inteligentną optymalizację systemów«, która jest dostępna bez konieczności posiadania specjalistycznej wiedzy IT. Mobilny system za pomocą inteligentnych kamer, z których jedna jest instalowana przy każdej stacji produkcyjnej, zbiera w czasie rzeczywistym dane o wyrobach i procesach, a następnie automatycznie je analizuje. System nie tylko wykrywa odchylenia od norm i ich przyczyny, ale także wskazuje potencjalne straty lub wąskie gardła. Firmy dzięki temu mogły zwiększyć efektywność działania o ponad 10%. Każdy wyrobek może także przyczynić się do monitorowania procesu: jest to możliwe dzięki inteligentnemu przenośnikowi »smartWT«, który za pomocą zintegrowanych czujników ciągłe rejestruje dane logistyczne i procesowe istotne dla jakości, a bezprzewodowo przesyła je do chmury. Użytkownik ma dostęp do aktualnych danych i może w razie potrzeby interweniować. W ten sposób można zwiększyć jakość i przepustowość produkcji.

Również w zakresie infrastruktury IT Fraunhofer IPA oferuje rozwiązanie dostosowane do wymagań elastycznej produkcji: oprogramowanie »Sense&Act« umożliwia tworzenie indywidualnych reguł sieciowania produkcji. Modyfikacje, rozszerzenia i nowe interfejsy IT można realizować z niewielkim nakładem pracy. Oprogramowanie monitoruje produkcję na podstawie danych z czujników, np. do wykrywania awarii maszyn, i uruchamia zdefiniowane działania w określonych sytuacjach. Za pomocą intuicyjnego interfejsu można szybko tworzyć reguły dla czujników i aktuatorów, a także dzielić się nimi w całym przedsiębiorstwie i oceniać je.

Odciążanie ludzi i korzystna analiza danych

Również w środowiskach Industrie 4.0 kluczową wartością jest bliska integracja człowieka i jego umiejętności z produkcją. Jak to osiągnąć w przypadku zadań wymagających dużej sprawności fizycznej i w kontekście starzejącej się demografii, pokazuje egzoszkielet roboczy, który po raz pierwszy wspiera pracownika przy pracach nad głową. Stanowisko montażowe jest podłączone do infrastruktury IT i automatycznie dostosowuje się do indywidualnych wymiarów ciała pracownika oraz aktualnego procesu montażu. Skraca to czas przygotowania stanowiska i odciąża pracownika. Analiza stanowiska pracy opracowana w Fraunhofer IPA pozwala także ocenić, jak skuteczne jest to rozwiązanie pod kątem odciążenia pracowników i usprawnienia przebiegu produkcji.

Wszystkie eksponaty w środowisku Industrie 4.0 mają wspólną cechę: ciągłe zbieranie danych w ramach koncepcji »Smart Data«, które mogą być wykorzystywane do optymalizacji produkcji. Na stoisku zwiedzający mogą zobaczyć, jak eksperci z IPA wizualizują i korzystnie analizują zebrane dane czujnikowe i stanu eksponatów. Wyniki inteligentnej analizy danych stanowią także podstawę do tworzenia nowych modeli biznesowych, np. indywidualnych serwisów dla klientów lub dostosowania własnej oferty do potrzeb klientów na podstawie danych użytkowania.

Podstawy badań nad Industrie 4.0 we współpracy z TRUMPF

Dowodem na to, że sama teoria nie wystarczy, jest inicjatywa współpracy z firmą TRUMPF: latem 2015 roku firma z Ditzing, lider na świecie w dziedzinie maszyn do obróbki blachy i laserów przemysłowych, nawiązała pięcioletnią strategiczną współpracę z Fraunhofer IPA. Celem tej współpracy jest zakorzenienie wyników najnowszych badań nad Industrie 4.0 w obróbce blach. W tzw. »Lab Flexible Blechfertigung« pracownicy TRUMPF i Fraunhofer IPA wspólnie opracowują innowacyjne rozwiązania dla technologii produkcji przyszłości. W pierwszych projektach pilotażowych realizowane są obszary »Intralogistyka«, »Maszyna zorientowana na usługi« i »Samosterująca się produkcja«. W trakcie trwania współpracy zakres działań będzie się rozwijał, a nowe tematy projektów będą pojawiać się regularnie.

Ulrich Schneider, kierownik projektu w Fraunhofer IPA, podczas AUTOMATICA 24 czerwca o godzinie 11:00 opowie o wspólnej współpracy. Pod tytułem »Myślenie w modelach biznesowych, działanie w kooperacji – przykład współpracy z TRUMPF jako centrum aplikacji Industrie 4.0« przedstawi wraz z dr. Martinem Landherrerem nie tylko wspomniany projekt, ale także Centrum Aplikacji Industrie 4.0, które w centrum badawczym Fraunhofer w Stuttgarcie łączy warunki testowe do badań przemysłowych systemów cyberfizycznych w rzeczywistym środowisku produkcyjnym.

Informacje o głównym stoisku Fraunhofer IPA: Hala A4 | Stoisko 139

Planowane eksponaty: Cloud Picking, Cloud Navigation, Ergonomia w miejscu pracy, FlexNote, Inteligentny montaż, Inteligentny przenośnik, Sense&Act, Smart Data, Optymalizacja systemów, Virtual Fort Knox.

Inne stoiska z udziałem Fraunhofer IPA

SMErobotics – elastyczne roboty dla sektora MŚP, Hala A4 | Stoisko 13

Fraunhofer IPA koordynuje europejską inicjatywę »SMErobotics«, na swoim stoisku prezentuje osiem systemów robotycznych z trzech dziedzin zastosowań. Eksponaty pokazują, jak inteligentne roboty znacznie upraszczają automatyzację małych i średnich przedsiębiorstw oraz współpracę człowiek-robot. Umożliwia to ich kosztowa efektywność, intuicyjne programowanie i obsługa dzięki innowacyjnemu oprogramowaniu. Ponadto zaawansowane czujniki pozwalają na szybką adaptację do nowych wariantów produktów i skuteczne radzenie sobie z niepewnościami oraz luźnymi materiałami. Więcej na: www.smerobotics.org.

LIAA – współpraca człowiek-robot w montażu, Hala B4 | Stoisko 402

W ramach projektu UE »LIAA« Fraunhofer IPA opracowało stanowisko montażowe do aplikacji z użyciem robotów, na którym pracują wspólnie pracownik i robot. Za pomocą nowego narzędzia programowego można systematycznie określić środki bezpieczeństwa niezbędne do współpracy człowiek-robot oraz ich wpływ na opłacalność stanowiska pracy. Dzięki temu można znacznie szybciej realizować aplikacje MRK. Więcej na: www.project-leanautomation.eu.

W planach i w trakcie uzgodnień: ReApp – zwiększanie wydajności przez zastosowanie robotów

W ramach projektu »ReApp« powstają pod koordynacją Fraunhofer IPA aplikacje robotyczne i proste środowisko rozwojowe, które umożliwi szybsze i tańsze uruchamianie systemów robotycznych. Również rekonfiguracja komór robotycznych czy dostosowanie parametrów procesu są łatwe dzięki ReApp, co pozwala przedsiębiorstwom i szczególnie sektorowi MŚP na bardziej elastyczne wykorzystanie robotów. Projekt jest finansowany przez Federalne Ministerstwo Gospodarki i Energii. Więcej na: www.reapp-projekt.de.