Mit dem Trainingsmodell „Agile Production Simulation“ aus dem Hause fischertechnik lassen sich auf kleinem Raum digitalisierte Produktionsabläufe mit zum Beispiel fahrerlosen Transportsystemen und Qualitätssicherung per künstlicher Intelligenz (KI) detailliert nachbilden. Das kompakte Modell ermöglicht somit Zukunftstechnologien zu verstehen.
Die Fabrik der Zukunft ist Gegenstand zahlreicher Forschungsprojekte in Wissenschaft und Industrie. Zukunftsgerichtete Unternehmen setzen auf Automatisierung, Modularität, KI und Agilität, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Um diese Themen in Industrie und Forschung voranzutreiben, benötigen Studierende, Auszubildende sowie Mitarbeiter das entsprechende Know-how und Bewusstsein, mit komplexen Themenstellungen umzugehen. Hier setzt das Lernkonzept „Agile Production Simulation“ an. Das Konzept simuliert auf kleinstem Raum Prozesse wie die Qualitätssicherung mithilfe von KI, die Funktionsweise fahrerloser Transportsysteme und bildet automatisierte Prozesse nach: Vom Wareneingang über die modulare Produktion bis hin zur Qualitätssicherung. Der digitale Zwilling des Modells intensiviert das Lernerlebnis.
Das Modul „Qualitätskontrolle mit KI“ macht das Thema Machine Learning greifbar
Auf Basis flexibel kombinierbarer Module
Das Trainingsmodell ist eine Fabrik aus flexibel kombinierbaren Modulen. Der Materialfluss beginnt am Wareneingang für Rohware, führt über ein automatisiertes Hochregallager, verschiedene Produktionsstationen über eine Qualitätssicherung mit KI zum Warenausgang. Ein fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) mit Omniwheels transportiert Werkstücke zwischen den einzelnen Stationen und schafft die Voraussetzungen für agile Produktionsprozesse, die sich flexibel an Kundenwünsche anpassen lassen. Das FTF lässt sich ohne Akku-Tausch an der Ladestation laden.
Ein Hochregallager gehört ebenfalls zum Trainingsmodell
Im Sinne der digitalen Rückverfolgbarkeit enthält jedes Werkstück einen Near Field Communication (NFC)-Tag, auf den Produktionsdaten geschrieben werden. Die Fabrik produziert Werkstücke in verschiedenen Farben mit verschiedenen Bearbeitungsmerkmalen. Die agile Produktion ermöglicht produktspezifische Fertigungsschritte innerhalb eines Prozesses ohne Rüstzeiten.
Gesteuert wird die Agile Production Simulation von einer zentralen Steuerung (Raspberry Pi 4 Model B), die mit den Steuerungen der einzelnen Fabrikmodule, SPS Siemens S7 1200, vernetzt ist. Unterschiedliche Kommunikationsprotokolle wie das Message Queuing Telemetry Transport (MQTT)-Protokoll sorgt für ein vernetztes Zusammenarbeiten der Module.
Ein cloudbasiertes Echtzeit-Monitoring bietet Dashboards für die Auftragssteuerung und für die Visualisierung des Fabrikzustands. Dort können auch Kennzahlen ermittelt werden wie Durchlaufzeiten oder die Gesamtanlageneffektivität. Ein Onlineshop simuliert die Bestellung von Werkstücken durch den Kunden. Die bewegliche Kamera lässt sich über das Dashboard von überall aus steuern, um das Prinzip der Fernwartung zu simulieren.
Das Modul „Qualitätskontrolle mit KI“ macht das Thema Machine Learning greifbar und verdeutlicht dessen Nutzen im Produktionsumfeld. Basierend auf dem Konzept des überwachten Lernens wird der Teil des maschinellen Lernens mit dem KI-Tool Tensorflow realisiert.
Entwickelt wurde das Simulationsmodell in Zusammenarbeit mit Experten des KIT Karlsruhe, mit dem Software-Unternehmen OMM Solutions und der Universität Stuttgart.
Text/Fotos: fischertechnik
