Fraunhofer IOSB

Der digitale Dolmetscher

Name: Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB)
Gründungsjahr: 2010
Mitarbeiterzahl: 450
Branche: F&E-Dienstleistung
Ausgezeichnet: November 2015

Kompetenzen und Ausgangssituation

Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 66 Institute und Forschungseinrichtungen an Standorten in ganz Deutschland. Internationale Niederlassungen sorgen für Kontakt zu den wichtigsten gegenwärtigen und zukünftigen Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen.
Das Fraunhofer IOSB  verfügte bereits vor dem prämierten Projekt über ausgeprägtes Wissen bei Software und Vernetzung im Hinblick auf Industrie 4.0 Anwendungen und konnte dies bereits im gleichen Wertschöpfungsbereich einsetzen.

Beweggründe für Industrie 4.0 Lösung                                                Kosten und Investitionen

  • Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit                                                50-200.000 €
  • Erhöhung der Wirtschaftlichkeit

Externe Partner                                                                                           Projektdauer

  • Lieferanten                                                                                              6-12 Monate

Welches Problem adressiert Ihre Industrie 4.0-Lösung?

In der Industrie 4.0 sind intelligente Anlagenkomponenten, Maschinen und Anlagen sowie IT-Systeme miteinander vernetzt, so dass jede Komponente der Fabrik über die relevanten »Partner« mit ihren Fähigkeiten informiert ist. Tatsächlich existieren aber heute auf jeder Ebene der Fabrik diverse heterogene Softwaresysteme mit meist proprietären Schnittstellen, die bei jeder Änderung manuell angepasst oder umprogrammiert werden müssen. Wenn heute das Produkt wechselt, ist häufig auch eine Anpassung des Produktionsprozesses bis hin zur Neukonfiguration der produktionsnahen IT-Systeme erforderlich. Erstaunlicherweise ist die Anpassung der IT-Systeme häufig deutlich aufwendiger als das physische Umrüsten oder Umstellen der Anlagen. In die IT-Systeme müssen eine Vielzahl von Konfigurationsparameter und zu übertragenden Datenpunkte jeder Maschine oder Komponente, die zur Fertigungslinie gehört, von Hand in den Rechner eingegeben werden. Diese Arbeit ist langwierig und fehleranfällig.
In der Computer-Welt sind wir heute weiter. Neue Komponenten werden über standardisierte Schnittstellen (z. B. USB) an den Rechner angeschlossen, dieser erkennt automatisch das neue Modul und seine Eigenschaften, Treiber werden geladen und die neue Komponente ist in der Regel innerhalb weniger Sekunden betriebsbereit. Gemeinhin wird dieses Verfahren „Plug and Play“ genannt.
Der bereits in der Praxis erprobte Ansatz des Fraunhofer IOSB ist es, diese USB-Logik auf das industrielle Umfeld im Sinne eines „Plug and Work“ zu übertragen.

Welche Vorteile gibt es im Vergleich zum herkömmlichen Ansatz?

Inbetriebnahmen wie auch Umrüstungen von Maschinen und Anlagen sind heutzutage sehr zeitintensiv und ein wesentliches Flexibilitätshemmnis in der Produktion. Die Konfigurationsdaten der Maschinen von Hand einzutragen ist eine langwierige Aufgabe, die nicht nur Ressourcen bindet, sondern auch aufgrund ihrer kryptischen Zeichenvielfalt sehr anfällig für Fehler ist.
Nach dem Prinzip einer USB-Schnittstelle können mit der „Plug and Work-Lösung“ einzelne Komponenten der Anlage eigenständig Daten austauschen. Der Vorteil: Die steuernde Software kann neue oder geänderte Systemkomponenten schnell und unkompliziert erkennen und alle Informationen werden zur automatischen Integration in den Produktionsablauf übertragen – „Plug and Work“. Dabei werden offene Standards, wie CAEX (Computer Aided Engineering Exchange) bzw. AutomationML™ genutzt, die bereits heute in der Industrie eingesetzt werden.
So müssen keine zusätzlichen Schnittstellen oder Treiber programmiert und auf die Anlagen abgestimmt werden.
Durch die universelle Schnittstelle können die Aufwände zur

  • Inbetriebnahme von Maschinen um rund 20 Prozent reduziert werden und
  • Anbindung von Anlagen und Steuerungen an ein übergeordnetes MES-System um rund 70 Prozent gesenkt werden. So kann beispielsweise die Konfiguration von Leitsystemen bis hin zur Generierung von Prozessführungsbildern mit allen relevanten Anbindungsinformationen automatisiert werden.

Mit dieser Lösung bieten sich große Potenziale im Hinblick auf die flexible Umgestaltung

Welches Potenzial hat die Industrie 4.0-Lösung?

Bei der entwickelten Lösung handelt es sich um eine „Enabling Technology“ (Befähigertechnologie), die großes Potenzial zur Flexibilisierung von Maschinen und Anlagen bietet. Physisch ist heute schon vielfach eine modulare Struktur von Anlagen üblich. Nun kann das Potenzial vollends ausgeschöpft werden. Wertschöpfungsprozesse können damit viel schneller als heute neu konfiguriert werden. Der Vergleich mit der Einführung der USB-Schnittstelle beim PC veranschaulicht die Potenziale: Während Anfang der 1990er Jahren der Austausch einer Maus mindestens eine halbe Stunde in Anspruch genommen hat, benötigt man heute dafür nicht länger als eine halbe Minute. „Unser Plug-and-Work-Ansatz mit seiner Basierung auf akzeptierten offenen Industriestandards ist eine der wesentlichen Voraussetzungen für Industrie 4.0. Die Wandlungsfähigkeit moderner Fabriken wird damit maßgeblich verbessert“, erklärt Dr. -Ing. Olaf Sauer vom Fraunhofer IOSB.
Die vom Fraunhofer IOSB entwickelte „Plug and Work“-Lösung befindet sich derzeit bei mehreren Unternehmen in der Pilotphase. Die Erkenntnisse bestätigen, dass das Potenzial auch im Praxiseinsatz gehoben werden kann. Des Weiteren kann die Lösung in den Modellfabriken des Fraunhofer IOSB in Karlsruhe und Lemgo besichtigt und erprobt werden.

Konkrete Ergebnisse

Durch die Einführung entsteht eine Senkung der Kosten um 66%. Ebenso kann die Anzahl der Fehler reduziert werden.  Weiterer Nutzen existiert in der Höheren Transparenz der Daten, den effizienteren Prozessen und in der Technologieführerschaft.

Welche Faktoren trugen zum Erfolg des prämierten Projekts bei?

Die offenen Standards und die intensive Vorarbeit waren entscheidend für den Erfolg.

Welche Hemmnisse galt es zu überwinden?                                             

  • Intensive Vorbereitung
  • Fehlende technische Voraussetzungen

Lessons Learned

Für die Zukunft sollen weitere Produkte zuerst verkauft und dann vollständig entwickelt werden.

Erfolgsstrategie für die Zukunft

Das Fraunhofer IOSB hat einen systematischen Plan (Roadmap) für die Zukunft. Die Industrie 4.0 Lösungen werden weiterhin verfolgt.

Bilder

Kontaktadresse

Faunhofer IOSB
Fraunhofer Straße 1
76131 Karlsruhe

Webseite: www.iosb.fraunhofer.de

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Germany