Digitalisieren, automatisieren und optimieren. Das ist die Devise heute. Denn bei einer vollständigen Vernetzung von Maschinen und Sensoren können Hersteller ihre Prozesse flexibel in Echtzeit anpassen. Eine solche Optimierung eignet sich für Anwendungen in vielen Branchen - beispielsweise zur Gewinnung von Medikamenten aus Pflanzen.
Optimierung während laufender Fertigungsprozess (Quelle: Fraunhofer Gesellschaft)
Eine Optimierung während laufender Fertigungsprozesse ist heute kaum machbar. Doch genau daran arbeiten Mitarbeiter von drei Fraunhofer-Instituten. Im neuen Fraunhofer-Leistungszentrum "Vernetzte, adaptive Produktion" in Aachen entwickeln sie eine komplett vernetzte Produktionsumgebung. Dabei erforschen sie neue Diagnose- und Prognosemöglichkeiten für die Fertigung. Daraus sollen anspruchsvolle Produkte für unterschiedliche Branchen entstehen.
"Wir setzen die Digitalisierung und Vernetzung in die reale Fertigung um", sagt Thomas Bergs, Geschäftsführer des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT . "Wir statten die Anlagen mit zahlreichen Sensoren aus, die permanent Messdaten aus den Maschinen kabellos über den kommenden Mobilfunkstandard 5G an eine zentrale Datenbank senden." Die gesammelten Daten werden in einer speziell entwickelten Cloud namens "Virtual Fort Knox" gespeichert und dort mit eigens dafür konzipierten Algorithmen und Apps verarbeitet und analysiert.
Eine Besonderheit des Leistungszentrums: Alle Produktions- und Sensordaten werden individuell für jedes Produkt in einem Digital Twin gespeichert. In Schadensfällen sieht man die Prozesshistorie ein und zieht die Daten heraus, in denen der Fehler entstand. So optimiert man den Prozess.
Um die Vielfalt der vernetzten, adaptiven Produktion zu zeigen, haben das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT , das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT und das Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME gemeinsam in dem Leistungszentrum sechs verschiedene Anlagen für Pilotanwendungen aufgebaut, darunter eine zur Gewinnung von Medikamenten aus Pflanzen. Denn auch bei der Zucht von Pflanzen spielen die Datenanalyse und die Rückverfolgung der Produkthistorie eine Sonderrolle.
Am Fraunhofer IME werden Pflanzen unter kontrollierten Bedingungen gesät, aufgezogen, dann biochemisch verändert, sodass sie Medikamente produzieren, anschließend werden sie geerntet. Im letzten Schritt werden die Wirkstoffe extrahiert und isoliert. Aber Pflanzen wachsen unterschiedlich und liefern verschiedene Mengen an Wirkstoffen. Deshalb ist es von Interesse, die Historie der Pflanzen nachzuvollziehen, um die Wachstumsbedingungen und die Wirkstoffproduktion genau zu analysieren.
"So können wir am Ende erkennen, unter welchen Bedingungen die Pflanzen besonders produktiv sind und damit den Prozess laufend anpassen", sagt Johannes Buyel vom Fraunhofer IME. "Wir führen umfangreiche Big-Data-Analysen durch, um die richtigen Parameter zu finden und zu überwachen, die die Wirkstoffproduktion beeinflussen."
Auf der HANNOVER MESSE vom 23. bis 27. April 2018 stellen Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher in der Halle 2 auf dem Stand C22 ihre Konzepte für die vernetzte, adaptive Produktion vor. Das Exponat ist besonders interessant für Industrievertreter, die eigene Technologien im Leistungszentrum vernetzen oder in Richtung der Industrie 4.0 weiterentwickeln möchten. "Das Potenzial der vernetzten, adaptiven Produktion ist grenzenlos. Wir wollen im Leistungszentrum verschiedenen Branchen Partnerschaften anbieten", sagt Bergs.