Forschung

Forschen im Fabrikbetrieb

Die Demonstrationsfabrik bietet im universitären Umfeld die einzigartige Möglichkeit, gemeinsam mit Industrie und universitären Partnern Fragestellungen des Produktionsmanagements anhand einer realen Produktion empirisch zu untersuchen. Die Infrastruktur der Fabrik zeichnet sich durch eine hohe Konnektivität und eine Fülle an Datenerzeugungs- und Kommunikationspunkten aus. Auf diese Weise wird während der Produktion eine Vielzahl von Bewegungsdaten erzeugt. In Verbindung mit der flexiblen und wandelbaren Auslegung der Demonstrationsfabrik wird so die Durchführung produktionssystematischer Experimente, eingebettet in einen realen Produktionsbetrieb, möglich. Forschungspartnern wird auf diese Weise die exklusive Möglichkeit zuteil, anhand realer Produktionsdaten z. B. Produktionssteuerungsprinzipien, Montagekonzepte oder Layoutalternativen zu erproben und quantitativ zu bewerten. Die Wissenschaftler der Demonstrationsfabrik unterstützen dabei in der Konzeptionierung, Durchführung und Auswertung von Versuchsreihen im realen Produktionsumfeld.

Industrie 4.0

Industrie 4.0 steht für die technischen und organisatorischen Umwälzungen in der produzierenden Industrie, die durch die fortschreitende Verschmelzung von Produktions-, Informations- und Kommunikationstechnologie hervorgerufen werden. In Anlehnung an die drei früheren tiefgreifenden Veränderungen in der Produktionstechnik während der vergangenen 300 Jahre, der Erfindung der Dampfmaschine, der Entwicklung des Taylorismus und der Einführung der Automatisierung, wird damit in vielen Diskussionen im Vorfeld bereits die vierte Industrielle Revolution angekündigt. Industrie 4.0 bedeutet somit über die Unternehmensgrenzen hinweg eine zunehmende Vernetzung von Unternehmen, Lieferanten und Kunden.

Aber auch innerhalb einer Fabrik hat die Integration innovativer Informationstechnologien (IT) in den direkten und indirekten Bereichen der Fabrik zur Folge, dass sich zukünftig die Zusammenarbeit sowohl untereinander als auch zwischen Menschen und Maschinen grundlegend verändern wird. Im Mittelpunkt dieses Zielbildes steht der Mensch als steuerndes und regelndes Element. Daraus bilden sich neue Formen der Kollaboration über alle Ebenen eines Unternehmens, die die Effizienz betrieblicher Prozesse zukünftig signifikant steigern wird. Industrie 4.0 steht somit für die Steigerung der Kollaborationsproduktivität in der Fabrik und führt zu einer Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen.

Forschungsinfrastruktur

Die Demonstrationsfabrik dient gemeinsam mit den Innovation-Labs des Clusters Logistik als reales experimentelles Umfeld für Industrie 4.0. Die Einzigartigkeit der Forschungsinfrastruktur besteht in der Möglichkeit, einen realen Fabrikbetrieb in seiner gesamten Komplexität von der Geschäftsprozess- bis auf die Ausführungsebene zu untersuchen. In diesem Umfeld werden Ansätze und Lösungen der Industrie 4.0 in enger Kooperation mit unseren Industrie- und Forschungspartnern entwickelt, implementiert und im realen Betrieb erprobt.

So ermöglicht die Demonstrationsfabrik beispielsweise die Integration neuester Sensor-Technologien in der Produktion und lässt anhand von realen Rückmeldedaten die Untersuchung der Auswirkungen von Industrie 4.0 auf die Planung und Steuerung der Produktion zu. Neben der Vernetzung unterschiedlicher IT-Systemwelten, mit denen die Demonstrationsfabrik betrieben wird, werden ebenso innovative Formen der dezentralen Informationsbereitstellung von der Planungs- bis auf die Shopfloor-Ebene während des Fabrikbetriebs untersucht. Gemeinsam mit unseren Industrie- und Forschungspartner erarbeiten wir heute praxisorientierte Antworten auf die Frage, wie morgen Industrie 4.0 die kollaborative Arbeitswelt gestalten wird.

Forschungsprojekte

Gemeinsam mit unseren Partnern aus Industrie und Forschung arbeiten wir sowohl in bilateralen Forschungsprojekten als auch in Konsortialprojekten.
Eine Auswahl findet sich nachfolgend.

BigPro

Big-Data-Einsatz und eventbasierte Regelung zur Gestaltung von robusten Produktionssystemen

Im Projekt BigPro werden BigData-Technologien eingesetzt, um das Störungsmanagement von Produktionsunternehmen zu automatisieren und Produktionsprozesse resilienter zu gestalten. Besonderer Schwerpunkt liegt auf der Berücksichtigung des Mitarbeiters als Störungserkenner. Der Versuchsaufbau der Demonstrationsfabrik sieht eine Erfassung von Mitarbeiterdaten (z. B. Stresslevel) mittels Dashboards und mobilen Endgeräten vor. Die Daten werden in Echtzeit auf einer Big Data-Plattform konsolidiert, auf Störungsmuster untersucht und sich anbahnende Störungen anwenderorientiert visuell aufbereitet.

Weitere Infos: http://www.fir.rwth-aachen.de/forschung/forschungsprojekte/bigpro-01is14011

bigpro

ELIAS

Engineering und Mainstreaming lernförderlicher industrieller Arbeitssysteme für die Industrie 4.0

Das Projekt ELIAS verfolgt das Ziel, die Planung und Gestaltung von Arbeitssystemen so zu unterstützen, dass durch arbeitsintegriertes Lernen ein nachweisbarer Kompetenzaufbau und eine nachhaltige Produktivitätssteigerung erreicht wird. Hierzu betrachtet die Demonstrationsfabrik die lernförderliche Gestaltung von Arbeitsanweisungen zur bestmöglichen Anleitung sensumotorische Tätigkeiten in der manuellen Montage. Weiterhin zielt der Aufbau einer Webbasierten Wissensplattform auf die Untersuchung des Einflusses von Wissenskapital auf die Produktivität ab. Eine App zur Fehlerdokumentation und –kommunikation verfolgt die Zusammenführung von in der Produktion auftretenden Fehlern und mit vorhandenen Wissen über passende Behebungsstrategien.

Weitere Infos: http://projekte.fir.de/elias

elias

FINESCE

Future Internet Smart Utility Services

In Finesce wird auf Grundlage von App-basierten IT-Lösungen ein Smart-Grid simuliert, das die kommunikative Vernetzung von Stromerzeugern, Speichern und Verbrauchern im Energiesektor ermöglicht. Die Produktion in der Demonstrationsfabrik nimmt in diesem Zusammenhang die Rolle eines intelligenten Verbrauchers ein. Hierzu wird der Stromverbrauch der Maschinen und Anlagen der Demonstrationsfabrik mit Smart-Metern gemessen, die erfassten Daten in einer BigData-Plattform analysiert und somit der spezifische Energieverbrauch dem Auftragsprogramm gegenübergestellt.

Weitere Infos: http://www.scc.finesce.eu

 

finesce

FlAixEnergy

FlAixEnergy

Innovative Energieflexibilitätsplattform zur Synchronisation und Vermarktung des regionalen Stromverbrauchs industrieller Anwender mit dezentraler Energieerzeugung in der Modellregion Aachen

Forschungsziel ist die Konzeption, Entwicklung und prototypische Implementierung einer Plattform zur Integration industrieller Verbraucher als Flexibilitätscluster und dezentrale Erzeuger von regenerativer Energie, welche in sog. virtuellen Kraftwerken zusammengefasst werden. Kernelement der Plattform ist ein Mechanismus, der die Flexibilität der industriellen Verbraucher bewertet und ihnen damit eine Möglichkeit zur Partizipation am Energiemarkt (Regelenergiemarkt, Spotmarkt) ermöglicht. Die Demonstrationsfabrik  Aachen  führt das Teilvorhaben Ableitung eines energetischen Fingerabrucks und Validierung des FlAixEnergy-Konzepts aus.

 

flaixenergy

Graduiertenkolleg Anlaufmanagement

Anlaufmanagement

Die zentrale Forschungsidee des Graduiertenkollegs ist es, Modelle und Methoden zur Reduktion der im Produktionsanlauf auftretenden Instabilitäten zu entwickeln. Die in der Demonstrationsfabrik stattfindenden Produktionsanläufe diverser Prototypen und Vorserien liefern den Forschern des Graduiertenkollegs somit vielfältige Möglichkeiten zur Erprobung und Validierung der entwickelten theoretischen Lösungen auf Grundlage physischer Anlaufprozessen.

Weitere Infos: http://www.anlaufmanagement.rwth-aachen.de/

anlaufmanagement

Polar

Produktionsanlagen mit intelligentem Last- und Energiemanagement

Das Projekt Polar hat zum Ziel, elektrisches Energie- und Lastmanagement auf Produktionsanlagenebene zu ermöglichen. Zentral ist dabei die Fragestellung, wie die Energiekosten der Fertigung durch individuelle Erfassung und Steuerung der Stromverbräuche auf Maschinenebene optimiert werden können. Die Verbrauchsänderungen in der Fertigung der Demonstrationsfabrik werden in Echtzeit mit Smart-Metern erfasst. Die relevanten Energiedaten werden in einer Messwertdatenbank hinterlegt, aus der dem Produktionsleiter bei variierenden Strompreisen Handlungsempfehlungen ausgegeben werden können.

Weitere Infos: http://www.polar-project.net

polar

ProSense

Hochauflösende Produktionssteuerung auf Basis kybernetischer Unterstützungssysteme und intelligenter Sensorik

Das Ziel des Projektes ProSense ist die Entwicklung einer hochauflösenden, adaptiven Produktionssteuerung auf Basis kybernetischer Unterstützungssysteme und intelligenter Sensorik. In der Demonstrationsfabrik wird diesbezüglich erprobt, inwieweit mittels RFID-Technologie der Produktionsauftrag lokalisiert werden kann und Rückmeldedaten zu Liege- und Übergangszeiten automatisiert im ERP-System erhoben werden können. Weiterhin werden Soft- und Hardwarelösungen zur dezentralen und automatisierten Erfassung von Bearbeitungs- und Nebenzeiten im Fabrikbetrieb prototypisch getestet.

Weitere Infos: http://www.prosense.info

prosense

Sense&React

The context-aware and user-centric information distribution system for manufacturing

Sense&React hat zum Ziel, die Mitarbeiter auf Produktionsebene mit kontextbasierten Informationen bei den Arbeitsschritten zu unterstützen. In der Demonstrationsfabrik wird zu diesem Zweck untersucht, wie Störungen in der Montagesteuerung durch eine exakte und echtzeitbasierte Bestimmung des Auftragsstatus minimiert werden können. Real Time Location System (RTLS)-Tags an Werkstückträgerwagen in der Montage erlauben die automatisierte Ortung des Werkstücks innerhalb der Linie. Diese Echtzeitermittlung des Montagefortschritts ermöglicht automatisierte Meldungen von Planabweichungen des Auftragsfortschritts.

Weitere Infos: http://www.sense-react.eu/

sense_react

SmartMaintenance

Integrative Softwarelösungen für ein intelligentes, bedarfsorientiertes Instandhaltungsmanagement in komplexen Produktionsumgebungen

Ziel des Projektes SmartMaintenance ist die Entwicklung eines Softwaremoduls, welches ein Instandhaltungsmanagement unter Berücksichtigung des aktuellen Maschinenzustand und der Produktionsplanung ermöglicht. Dazu werden in der Demonstrationsfabrik der Verschmutzungs- und Abnutzungsgrad ausgewählter Fertigungsanlagen sensorbasiert überwacht. Dies bildet die Grundlage zur Erforschung der softwareseitigen Kopplung der Wartungs- und Produktionssteuerung, wozu neu entwickelte Softwaremodule in Kombination mit vorhandenen Fremdsystemen (ERP, PPS) im Fabrikbetrieb erprobt werden.

Weitere Infos: http://www.fir.rwth-aachen.de/forschung/forschungsprojekte/smartmaintenance-01is14028d

smartmaintenance