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Vernetzte Fabrik Wenn das Werkstück der Maschine Anweisungen gibt

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Das Werkstück verlangt eine Aktion

Das soll sich in Zukunft ändern: Nicht mehr eine zentrale Instanz – sei es ein Mensch oder ein Computer – sagt der Maschine, was sie mit einem Werkstück machen soll. Sondern das Werkstück kommt zu einer Maschine und verlangt eine Aktion. Dann wird es zur nächsten transportiert, fordert den nächsten Produktionsschritt ein, bis am Ende ein Produkt herauskommt, das es möglicherweise kein zweites Mal gibt. „Losgröße eins“ lautet das Mantra der Industrie 4.0: ein Einzelstück, das auf einer Fertigungsstraße produziert wurde.

Cyber-physische Systeme werden die Komponenten genannt, die für eine solche Produktion nötig sind. Ein System besteht aus einem Objekt mit einer eineindeutigen Kennzeichnung – etwa einem QR- oder Barcode – und einer Maschine mit einem Lesegerät, die die Kennung auslesen und eine Aktion durchführen kann.

„Das“, so beschreibt es Joachim Seidelmann, „ist für uns das einfachste cyber-physische System.“ Ein solches System müsse „nicht zwingend einen RJ-45-Stecker haben.“ Seidelmann leitet das Kompetenzzentrum Digitale Werkzeuge für die Produktion am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart.

Mit einem so einfachen System lässt sich natürlich nicht viel anfangen. Eine Fabrik erfordert deutlich mehr Komplexität – inklusive RJ-45-Stecker, also Vernetzung. System of Systems nennen die Fraunhofer-Forscher das: eine Zusammenfassung von Einzelkomponenten, die im Idealfall zusammen mehr Funktionen bieten als die Einzelkomponenten.

Wie ein solches System of Systems, eine Fabrik der Zukunft, aussehen kann, hat das DFKI kürzlich auf der Hannover Messe gezeigt.

Auf einer Straße mit Modulen von – zum Teil konkurrierenden – Anlagenherstellern wurde auf der Hannover Messe 2015 ein Visitenkartenetui produziert, mit einem Boden aus Kunststoff und einem farbigen Deckel aus Metall. Den Deckel zierte ein QR-Code, in den die Daten der Visitenkarten kodiert waren. So können die Karten nachgedruckt werden, wenn sie aufgebraucht sind.

Alle für die Herstellung nötigen Daten sind auf einem Funkchip (Radio Frequency Identification, RFID) hinterlegt, der auf dem Boden des Etuis angebracht ist. Die Daten werden an einem Computer eingegeben. Am ersten Modul wird der Produktträger vorbereitet, auf den das zweite Modul den Boden mit dem RFID-Chip legt. Dann geht die Reise los.

Die dritte Maschine setzt eine Klammer ein, die die Visitenkarten festhält, die vierte montiert den Gehäusedeckel, der in mehreren Farben zur Auswahl steht. Die fünfte Maschine ist ein Laser, der den Code auf den Deckel graviert, Maschine Nummer sechs prüft, ob der Deckel die gewünschte Farbe hat und der QR-Code lesbar ist. Nach der optischen folgt eine weitere Qualitätskontrolle: Das Produkt wird gewogen. So wird geprüft, ob es komplett ist.

Jedes Modul hat den RFID-Chip ausgelesen und die erforderlichen Arbeiten durchgeführt. „Das Produkt holt sich seinen Service an jedem Modul, an jeder Maschine ab“, erklärt Christian Heyer, Sprecher vom DFKI in Kaiserslautern. Eine solche dezentrale Steuerung ermöglicht eine hohe Flexibilität.

Ein Roboter bringt mehr Farben in die Produktion
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