Digitalisierung und Automatisierung in der Pflanzenproduktion
Die Digitalisierung, Automatisierung und Optimierung von Prozessen sind zentrale Themen in der modernen Fertigung. Eine vollständige Vernetzung von Maschinen und Sensoren ermöglicht es Herstellern, ihre Abläufe flexibel und in Echtzeit anzupassen. Diese Optimierung findet Anwendung in verschiedenen Branchen, darunter auch bei der Gewinnung von Medikamenten aus Pflanzen.
Mitarbeiter von drei Fraunhofer-Instituten arbeiten an der Optimierung laufender Fertigungsprozesse. Im Fraunhofer-Leistungszentrum "Vernetzte, adaptive Produktion" in Aachen entwickeln sie eine vollständig vernetzte Produktionsumgebung. Ziel ist die Erforschung neuer Diagnose- und Prognosemöglichkeiten für die Fertigung, um anspruchsvolle Produkte für unterschiedliche Branchen zu entwickeln.
Wir setzen die Digitalisierung und Vernetzung in die reale Fertigung um. 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 der Cloud "Virtual Fort Knox" gespeichert und dort mittels speziell entwickelter Algorithmen und Apps analysiert. Eine Besonderheit des Leistungszentrums ist die Speicherung aller Produktions- und Sensordaten individuell für jedes Produkt in einem Digital Twin. Dies ermöglicht die Einsicht in die Prozesshistorie bei Schadensfällen und die Identifizierung der Fehlerursache zur Prozessoptimierung.
Zur Demonstration der vernetzten, adaptiven Produktion haben das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT und das Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME im Leistungszentrum sechs Pilotanlagen aufgebaut. Eine davon dient der Gewinnung von Medikamenten aus Pflanzen. Hierbei spielen Datenanalyse und die Rückverfolgung der Produkthistorie eine wichtige Rolle.
Am Fraunhofer IME werden Pflanzen unter kontrollierten Bedingungen gesät, aufgezogen und biochemisch verändert, um Medikamente zu produzieren. Nach der Ernte werden die Wirkstoffe extrahiert und isoliert. Da Pflanzen unterschiedlich wachsen und variierende Mengen an Wirkstoffen liefern, ist die Nachvollziehbarkeit der Pflanzenhistorie entscheidend. Dies ermöglicht eine präzise Analyse der Wachstumsbedingungen und der Wirkstoffproduktion.
So können wir am Ende erkennen, unter welchen Bedingungen die Pflanzen besonders produktiv sind und damit den Prozess laufend anpassen. Wir führen umfangreiche Big-Data-Analysen durch, um die richtigen Parameter zu finden und zu überwachen, die die Wirkstoffproduktion beeinflussen.
Fraunhofer-Forscher präsentierten ihre Konzepte zur vernetzten, adaptiven Produktion auf der HANNOVER MESSE vom 23. bis 27. April 2018. Das Exponat richtete sich an Industrievertreter, die eigene Technologien im Leistungszentrum vernetzen oder in Richtung Industrie 4.0 weiterentwickeln möchten.
Das Potenzial der vernetzten, adaptiven Produktion ist grenzenlos. Wir wollen im Leistungszentrum verschiedenen Branchen Partnerschaften anbieten.