Simulationsmodell auf Schreibtischgröße
Fabrikanlage mit Cloud-Anbindung
Bild: fischertechnik GmbH
Mit Simulationsmodellen können Fabriken auf einfache und kostengünstige Art und Weise komplett nachgebildet werden. Die Lernfabrik 4.0 von Fischer ist ein solches Modell für Ausbildungsbetriebe, Berufs- sowie Hochschulen. Sie simuliert auf sehr wenig Raum den Weg von der Online-Bestellung bis hin zum fertigen Produkt.
Der Anwender muss sein Denken und Handeln verändern, um die Welt der künstlichen Intelligenz und der digitalisierten Prozesse – auch in der Automatisierung – wirklich zu verstehen. Dabei sollen Simulationsmodelle einen einfachen Einstieg erleichtern. Mit der Lernfabrik 4.0 will Fischertechnik das ermöglichen.
Lernfabrik 4.0
In dem Innovation Lab der IT-Abteilung von Fischer steht eine schreibtischgroße Fabrikanlage aus Fischertechnik. Mittels Sprachsteuerung setzt sich die Miniatur-Fabrik in Bewegung: Das zu fertigende Produkt, z.B. ein roter Baustein, wird aus dem Regal im Lager mit verschiedenen Rohstoffen geholt. Mit einem Sauggreifer wird das Gut direkt in die Fertigungsstraße transportiert. Dort durchläuft der rote Baustein nacheinander verschiedene Fertigungsschritte, wie Drehen, Fräsen, Stanzen. Zum Schluss wird das fertige Wunschprodukt ins Hochregallager eingeliefert und ist abholbereit. Die sprachgesteuerte Fertigung wird derzeit im Fischer Innovation Lab erprobt. Ein anderes Szenario ist der Online-Bestellvorgang, mit dem die komplette Abwicklung einer Bestellung in Losgröße 1 simuliert wird.
Modelle für verschiedene Anwendungsbereiche
Der Fokus des Unternehmens liegt auf der Simulation und der Demonstration von digital vernetzten Prozessen und Anwendungen einer realen Produktionsumgebung. Schon in den 1980er Jahren hat der Spielwarenhersteller Fabriksimulationsanlagen für Firmen oder Universitäten aufgebaut, mit denen sich fertigungstypische Prozesse simulieren lassen. Im Zuge der Digitalisierung hat sich die Nachfrage nach den kleinen Fabrikstraßen erhöht. Vor zwei Jahren wurde schließlich der Vertriebszweig Industrie bei Fischertechnik gegründet. Neben Ausbildungsbetrieben, Akademien, Berufs- und Hochschulen kommen vor allem Software-Unternehmen hinzu, die ihre Industrie-4.0-Anwendungen mit dem Modell von Fischertechnik präsentieren. Die Fabriksimulation bietet eine kostengünstige und platzsparende Möglichkeit, Digitalisierungsprojekte zu verdeutlichen. Deshalb interessieren sich viele weitere Firmen und Bildungseinrichtungen für die Modelle. Dies war der Ansporn für Fischertechnik, eine richtige Lernfabrik 4.0 zu entwickeln. Im Komplettpaket enthalten ist das 1m breite und 1m lange Fabrikmodell, das mit seiner Größe auf jeden Schreibtisch passt. Dabei wird die dazugehörige Technik mitgeliefert, wie das Dashboard, eine zertifizierte Cloud-Lösung, ein WLAN-Router, die miteinander kommunizierenden Controller sowie die entsprechenden Sensoren und Aktoren im Modell.
Bestellen via Internet
Bei der Lernfabrik 4.0 bestellt der Anwender zunächst ein Produkt im Internet und legt es in den Warenkorb. Ein weiterer Mausklick löst die Bestellung aus. Die Online-Shopping-Plattform Kundensicht im Dashboard der Lernfabrik zeigt die Bestellung aus der Perspektive des Kunden. Über eine Cloud werden die jeweiligen Bestelldaten in Echtzeit an die Fabrikanlage übertragen. Die setzt sich sofort in Bewegung. Dabei durchschreitet ein Werkstück in Form eines Bausteins nach Auftrag sortiert verschiedene Bearbeitungsstationen. Damit wird die Massenfertigung in Losgröße 1 simuliert und das gewünschte Produkt wird extra nach individuellen Kundenwünschen angefertigt. Jedes Werkstück erhält eine eindeutige Identifikationsnummer (ID). Über RFID/NFC wird es digital erfasst und der Anwender kann den jeweiligen Bearbeitungsstatus von jedem internetfähigen Bildschirm live verfolgen.
Fertigungsdaten in der Cloud auslesen
Die Perspektive Produktionssicht gibt Auskunft über alle Daten zur Produktfertigung. Sind Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der kleinen Fertigungsstraße zu hoch, meldet sich sofort der Temperatursensor. Die schwenkbare Kamera beobachtet die komplette Fertigungshalle und ermöglicht so eine webbasierte Fernüberwachung. Im Falle einer Störung ist eine zusätzliche Sicherheitsschleife eingebaut. Wird ein Problem behoben, muss dies über einen extra Button bestätigt werden. Erst dann läuft die Produktion weiter. Grüne und rote Lampen zeigen an, wenn der jeweilige Prozessschritt live in Bearbeitung ist oder ein Fehler vorliegt. Der aktuelle Lagerbestand der Werkstücke, inklusive Mindest- und Maximalbestand, wird ebenfalls angezeigt. Die Perspektive Lieferantensicht visualisiert den Vorgang der Bestellung der Rohware. So haben Kunden, Hersteller und Lieferanten laufend und von überall aus den kompletten Überblick über den Stand der Bestellung. Die Steuerung der Lernfabrik erfolgt über sechs TXT-Controller auf 9V-Basis, die mit der Programmiersprache C/C++ operieren. Diese sind innerhalb der Fabrik miteinander vernetzt und kommunizieren mittels MQTT.
Sichere Datenspeicherung
Die Server der Cloud befinden sich in Deutschland. Damit wird gewährleistet, dass für die Speicherung der Daten die EU-Datenschutzgrundverordnung gilt. Persönliche Informationen werden in einem Account mit Passwortzugang geschützt, der den Industriestandard OAuth2 verwendet. Auch bei der Datenübertragung an die Cloud wird Wert auf Datensicherheit gelegt: Alle gesendeten Daten werden mit Zertifikaten verschlüsselt übertragen.
