Digitalisierung

Lernfabrik von Festo und SAP zeigt Lösung für Industrie 4.0

| Autor / Redakteur: Reinhold Schäfer / Nico Litzel

Eine echte Lösung für Industrie 4.0 zeigte Festo anlässlich einer Pressekonferenz im Expérience Business Center von SAP in Paris. Die Open Integrated Factory führt das Zusammenwachsen von Fertigung und IT auf eindrucksvolle Weise vor.
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Eine echte Lösung für Industrie 4.0 zeigte Festo anlässlich einer Pressekonferenz im Expérience Business Center von SAP in Paris. Die Open Integrated Factory führt das Zusammenwachsen von Fertigung und IT auf eindrucksvolle Weise vor. (Bild: Festo)

Anlässlich einer Pressekonferenz präsentierten Festo als Automatisierungsunternehmen und SAP als Softwareentwickler die „Open Integrated Factory“ im Expérience Business Center von SAP in Paris. Die Anlage soll nicht nur zeigen, wie die Fertigungsprozesse der Zukunft aussehen könnten, sondern auch, wie ein integriertes Produktionsmanagement (MES) und eine Produktionslinie unter Berücksichtigung des Industrie-4.0-Konzeptes zusammenarbeiten.

Cédric Vandermeersch, Anwendungs-ingenieur bei Festo in Bry-sur-Marne (Frankreich), der die Arbeitsweise der Lernfabrik demonstrierte, erläutert: „Einer der wesentlichen Punkte ist dabei, dass der Werkstückträger, nicht das Werkstück selbst, über einen RFID-Chip der Maschine sagt, welcher Arbeitsschritt als nächster folgt.“ Man handhabe dies ähnlich wie in der Automobilindustrie, auch um Kosten zu sparen.

Die Cyber-Physical Factory besteht aus einzelnen Anlagenzellen, die, wenn es erforderlich sein sollte, jederzeit innerhalb weniger Minuten umgruppiert werden können. „Die Anlage ist sehr flexibel. Sie können auch jede einzelne Einheit entfernen und für sich betreiben“, so Vandermeersch. Anhand einer nur 8,60 m langen intelligenten Montagelinie zeige man ein Konzept aus Flexibilität und Modularität. Eines der zwei gefertigten Produkte könne man sogar in 16 unterschiedlichen Varianten produzieren.

Die gezeigte Anlage ist nicht für den Produktionsalltag gedacht. „Die CP Factory ist dafür bestimmt, in Bildungseinrichtungen und Industrieunternehmen die Bandbreite an möglichen Techniken aufzuzeigen“, erklärt Vandermeersch. Dies reiche von der Anlagenvernetzung über die Programmierung der SPS, Aufzeigen von Fahrwerkstechniken, Sensorsystemen, Sicherheitstechniken sowie Robotik- und Montagetechniken und gehe hin bis zur Analyse und Optimierung der Wertschöpfungskette.

Offenen Systeme und Kommunikationsstandards

Die CP Factory von Festo Didactic besteht aus Initialisierung, Teilemagazin, Ofen, Bohrmaschine, Montageroboter, Quality-Gate-Kamera, Nachbearbeitung und Verpackung. „Für Forschung und Lehre im Bereich Industrie 4.0 kann die Anlage mit allen offenen Systemen und Kommunikationsstandards wie OPC UA arbeiten“, ergänzt Simon Colas, Leiter für Didaktik und Bildung bei Festo Frankreich.

Die Produktentwicklung und das Co-Innovation Lab von SAP entwickelten dieses Szenario als Teil eines gemeinsamen Innovationsprojekts, für das Festo Didactic die Systemtechnik lieferte. Dieses Beispiel zeigt, dass diese Fertigungsstraße mit SAP-Software betrieben werden kann.

Die Werkstücke enthalten Informationen in Form von Fertigungsparametern. „Die Werkstücke wissen, was sie sind, und sie können über RFID mit der Anlage kommunizieren. Nach Einlauf in ihre Station geben sie an, welches Teil und welche Version sie sind und fordern entsprechende Bearbeitung an", erklärt der Leiter des Expérience Business Center von SAP, Fréderic Puche. Durch die Verwendung festgelegter Standards können auf der gleichen Fertigungsstraße Produktvarianten in beliebiger Reihenfolge und Menge produziert werden. Damit rückt auch Losgröße 1, die Fertigung eines Einzelproduktes exakt nach Kundenvorgaben, in den Bereich des Möglichen.

Die Arbeitsstationen fragen am SAP MES die Parameter ab. Das SAP MES liefert die Daten wie Werkstoff- und Auftragsnummer sowie eine eindeutige Variantenkennzahl für das nachfolgende Produkt. Diese Daten werden dauerhaft auf dem RFID-Chip des Werkstückträgers gespeichert und von diesem Moment an „weiß“ das Werkstück, was es ist. Anhand dieses eindeutigen Tags wird das Werkstück an jeder Arbeitsstation erkannt und aufgrund der permanenten Kommunikation ist eine korrekte Weiterleitung gewährleistet. Bei Erkennung eines Bearbeitungsfehlers durch die Quality Gate-Kamera wird das Werkstück zur Nachbearbeitung weitergeleitet. Hier kann das Werkspersonal per Touchscreen Daten an das SAP MES übermitteln oder das Werkstück komplett aus der Fertigungsstraße nehmen.

Die Zellen haben den gleichen Grundaufbau

Die hohe Flexibilität einer CP Factory beruht auf dem immer gleichen Grundaufbau ihrer Zellen: Abmessungen, Laufrollen, Schaltschrank, Transportband, Bedienpult, Systemkabel. Eine einzige Zelle verfügt bereits zwei Förderstrecken und kann damit als Basis für ein vollständiges Teilsystem dienen. Die Fertigungszelle mit Abzweigmodul ebnet den Weg für neue Anordnungen: sie kann auch als eigenständiges System dienen und mit allen Funktionsblöcken bestückt werden. Die Roboterzellen verfügen über die gesamte für die Ausbildung an Industrierobotern notwendige Ausstattung. Komplett umhaust mit Sicherheitstüren ermöglichen sie ein gefahrloses Arbeiten. Trendthemen wie kameraunterstützte Montage, Einsatz von Wechselgreifersystemen, Palettierung, Kameratracking u.v.m. lassen sich mit einer Roboterzelle praxisnah erarbeiten. Die Zellen können praktisch ohne jede Einschränkung zusammengestellt und angeordnet werden.

Neue Technik ermöglicht nahtlose Integration

Die CP Factory kombiniert wegweisende Systemtechnik mit der cloudbasierten Auftragsverwaltung und Fertigungssteuerung von SAP. Die Auftragsverwaltung erfolgt über SAP ERP, die Fertigungssteuerung und ERP-Integration laufen über SAP ME und SAP Manufacturing Integration and Intelligence (SAP MII). Die Anlage wird über SAP Plant Connectivity gesteuert.

Durch die nahtlose vertikale Integration dieser Systeme werden für die Fertigungsstraße keinerlei Überwachungsinstrumente benötigt. Gleichzeitig gewährleisten sie hohe Flexibilität hinsichtlich Auftragsänderungen, Kombinationen verschiedener Varianten und Modifikationen am Prozess. Die Open Integrated Factory soll belegen, dass SAP Manufacturing Execution einen komplett integrierten, vollständigen Datenstrom von Bestelleingang in SAP ERP bis hin zur Übertragung der Parameter in der Anlagensteuerung ermöglicht. Der gesamte bidirektionale Datenaustausch zwischen Anlagensteuerung und SAP ME erfolge innerhalb von Millisekunden.

Die Möglichkeit zur Fertigung kleiner, hochspezieller Lose zum gleichen Preis wie große Chargen, einst nur ein Traum der produzierenden Industrie, liege jetzt in Reichweite. Mit der Open Integrated Factory eröffnen Festo und SAP der Industrie 4.0 neue Welten.

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