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Smart Automation Laboratory

Praxisnahe Forschung und Entwicklung in der Fabrik der Zukunft

Die Informations- und Kommunikationstechnologie ermöglicht neue Innovationen für die Produkt- und Produktionssystementwicklung. Fokus aktueller Forschungsprojekte im Smart Automation Laboratory der Fachgruppe „Produktentstehung“ ist die Analyse der Beziehungen zwischen Mensch, Technik und Organisation in intelligenten Produktionssystemen. Die Auswirkungen von dezentraler Produktionssteuerung werden praxisnah erforscht.

„Cyber-Physische Produktionssysteme“ (CPPS) stellen hochflexible, adaptive und über Internettechnologien vernetzte Systeme dar. Diese ermöglichen durch eine Dezentralisierung und Autonomie ein ganz neues Niveau: Durch die internetbasierte Kommunikation von Maschinen, Werkstücken, Betriebsmitteln sowie Lager- und Transportsystemen erfolgt eine flexible Koordination. Innerhalb dieser neuen Form der Steuerung muss zudem die Einbindung der Shopfloor-Mitarbeiter überdacht werden. Das kann beispielsweise über Assistenzsysteme geschehen, die sich adaptiv an den Produktionsprozess und den Mitarbeiter anpassen. Das Smart Automation Laboratory dient der Veranschaulichung und der Erforschung derartiger Fragestellungen in den Themengebieten Industrie 4.0 und Arbeit 4.0.

Im Labor sind zwei Fertigungszellen (eine Drehmaschine und eine Fräsmaschine), zwei 3D-Drucker sowie eine Montagestation mit einem Materialflusssystem verbunden. Zudem besitzt das Labor drei unterschiedliche Typen an Robotern (Portalroboter, Industrieroboter, Kollaborativer Roboter), die zur Bestückung und Entnahme an den Maschinen genutzt werden. Wenn ein neuer Auftrag in das System eingeht, wird dieser einem Shuttle auf dem Materialflusssystem zugeordnet. Anschließend erfolgt das Scheduling durch eine dezentrale Produktionssteuerung. Hierzu ist jede Einheit mit einem lokalen Rechnersystem ausgestattet, welches die Überwachung und Steuerung übernimmt und eine Kommunikationsschnittstelle bereitstellt. Dadurch können sich die Systemelemente der Produktion selbstständig vernetzen und konfigurieren (Plug & Produce).

Ein Forschungsschwerpunkt innerhalb der Laborumgebung liegt in der Einbindung des Shopfloor-Mitarbeiters in die Produktionsplanung und -steuerung. Auf Basis von individuellen Fähigkeiten sowie deren Entwicklung aufgrund des Lernens und Vergessens passt sich die Steuerung an. Diese Adaption erlaubt die Anpassung von Prozesszeiten sowie eine individuelle Gestaltung des Assistenzsystems. Es eröffnet die Möglichkeit der individuellen Lernunterstützung des Mitarbeiters am Arbeitsplatz. Das Labor bietet eine einmalige Möglichkeit, die Auswirkungen neuer intelligenter Systeme auf die Mitarbeiter zu untersuchen und diese Erkenntnisse in der Entwicklung zu berücksichtigen.