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Frei konfigurierbare Fertigungsnetzwerke: SmartfactoryKL realisiert erste Anwendung einer skillbased Production

Frei konfigurierbare Fertigungsnetzwerke
SmartfactoryKL realisiert erste Anwendung einer skillbased Production

Skillbased Production, Softwareagent
Intelligente Softwareagenten ermöglichen im Rahmen einer skillbased Production frei konfigurierbare Fertigungsnetzwerke mit autonomen Entscheidungsfähigkeiten. Bild: Maximusdn/stock.adobe.com

Die Initiative SmartFactoryKL verfolgt mit ihrem Projekt Production Level 4 eine Weiterentwicklung innerhalb der Ära von Industrie 4.0. Während Industrie 4.0 den groben Rahmen für Digitalisierung und die Vernetzung von Maschinen bietet, integriert Production Level 4 Autonomie, Mensch und IT als autonome Elemente. Diese kommunizieren miteinander und ermöglichen innerhalb der Produktion maximale Agilität für Produkte der Losgröße 1. Innerhalb dieses Rahmens ist es der Initiative nun gelungen, die Grenzen zwischen IT und OT zu verwischen und eine skillbased Production zu implementieren. Intelligente Softwareagenten ermöglichen hierbei frei konfigurierbare Fertigungsnetzwerke mit autonomen Entscheidungsfähigkeiten.

Softwareagenten übernehmen in Zukunft vielfältige Aufgaben in Produktionsnetzwerken. So kapseln sie komplexe Automatisierungstechniken zu Skills (Maschinenfähigkeiten) und kommunizieren sie nach außen. Mit den Informationen wiederum arbeiten andere Softwareagenten und stellen beispielsweise individuelle Fertigungsarchitekturen zusammen.

„In unserer Vision Production Level 4 werden auf Plattformen Skills zur Miete angeboten“, erklärt Prof. Martin Ruskowski, Vorstandsvorsitzender der SmartFactoryKL. „Softwareagenten kommen darin für verschiedene Aufgaben in Betracht, sie können die für Aufträge in Frage kommenden optimalen Maschinen aussuchen, mit ihnen Verträge schließen, verschlüsselte Produktdaten versenden oder von einem Fertigungsschritt zum nächsten leiten.“

Der skillbasierte Ansatz geht davon aus, dass jedes Asset über die Verwaltungsschale (VWS) selbstbeschreibungsfähig und so im Netzwerk „mitarbeitsfähig“ ist. Er ist interoperabel und garantiert Technologievielfalt. „Der Skill beschreibt die eigenen Fähigkeiten, er sagt nichts über die technologische Umsetzung aus“, so Ruskowski. „In der Praxis bedeutet das, dass ein Skill von einem beliebigen Hersteller realisiert werden kann. Eine skillbasierte Fertigung ist somit eine resiliente Fertigung, denn eine Aufgabe kann von verschiedenen Anbietern realisiert werden.“

Skillbased Production: ein autonomer Roboter bei der Arbeit

Magnus Volkmann promoviert bei Prof. Ruskowski zu skillbasierter Produktion: Mit einer Maus zeichnet er im CAD-Programm eine Tasche in einen backsteinförmigen Kunststoffblock. Daneben positioniert er vier Löcher und gibt die Bohrtiefe an. Ein Klick auf „suchen“ und auf dem Bildschirm erscheinen für die Aufgabe geeignete Maschinen, inkl. Informationen wie Fertigungsdauer, CO2-Ausstoß, Kosten oder Energieverbrauch.

Ein Softwareagent hat im Hintergrund die Konstruktion von Volkmann im Maschinenpark gemappt und die geeigneten rausgesucht. „Aktuell muss ich die Maschine noch auswählen, die für mich arbeiten soll. In Zukunft passiert das automatisch“, sagt Volkmann. „Unser Roboter ist so programmiert, dass er sich anhand der technischen Parameter für das beste Werkzeug entscheiden kann.“ In diesem Fall wird die Tasche gefräst, und die Löcher werden gebohrt. „Das ist ein Gamechanger. Unsere Softwareagenten helfen dabei, dass unproduktive Rüstzeiten entfallen“, betont Ruskowski.

Nachhaltigkeit und Datensicherheit als Standortvorteil

„In unserer Vision Production Level 4 können bei der Suche nach den idealen Produktionsmaschinen auch Parameter wie Ressourcenschonung oder Energieeffizienz angegeben werden“, so Ruskowski. „So wird Nachhaltigkeit zum Wettbewerbsvorteil.“

Perspektivisch soll in der Verwaltungsschale die gesamte Produktgeschichte enthalten sein. Diese so genannte Lebenszyklusakte hilft beim Recycling, denn nur wenn alle Inhaltsstoffe und ihre Bearbeitung bekannt sind, können sie überhaupt bestmöglich wiederverwertet werden. „Denkbar ist auch, dass man aus einem Produkt noch funktionierende Komponenten entnimmt und erneut verbaut“, sagt Ruskowski. „Deshalb sehen wir Nachhaltigkeit immer auch unter ökonomischen Aspekten.“

Entscheidend ist zukünftig die Frage der Datensicherheit. Skillbasierte Fertigung bedeutet den Austausch von Dokumenten, Produkteigenschaften oder Maschinendaten. Hier kommt die Datenplattform Gaia-X ins Spiel. Sie soll nach europäischen Datenschutzrichtlinien arbeiten, in denen genau definiert ist, wem welche Daten gehören, wie sie sicher versendet und verwaltet werden können. „Wir arbeiten im Forschungsprojekt smartMA-X daran zu definieren, wie und nach welchen Regeln Unternehmen in Gaia-X mitarbeiten können“, so Ruskowski. „Die Datensicherheit steht dabei ganz oben.“

Am Vertrauen der Unternehmen in die Sicherheit eines Netzwerkes wird sich letztlich entscheiden, ob skillbased Production Realität wird. Die technische Machbarkeit wurde in Kaiserslautern bewiesen. (eve)


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