proto_cube – Erster Prototyp eines HMI-Terminals für Fertigungsmaschinen

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Über HMI-Terminals an den einzelnen Fertigungsmaschinen sollen künftig unterschiedlichste Daten direkt ausgelesen werden können: Vom Maschinenhandbuch über Echtzeit-Leistungsdaten bis zur Information, welcher Auftrag gerade bearbeitet wird. Zudem sollen manuelle Eingaben ermöglicht werden, etwa zu Störungen oder Rüstvorgängen, alles nutzerfreundlich über ein Touchdisplay. Ein Raspberry Pi für industrielle Anwendungen (RevPi) ermöglicht die IoT-Kommunikation mit der Maschinen-SPS sowie weiteren Modulen wie z.B. einem IoT-Koppler. In einem ersten Schritt wurde die Anwendung „WoODS“ (Werkstattorientiertes Organisations-Datenmanagement-System) in HTML und CSS programmiert, welche zunächst nur lokal verfügbar ist. Eine Weiterentwicklung in Richtung WEB- Applikation ist geplant, ebenso eine automatisierte Maschinenzustandsermittlung, die Anbindung an die Cloud-Plattform Tapio sowie die Integration der proto_lab-App zur optimierten Auftragsverwaltung.

Prototyp für Kantenband-Management-System entsteht

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Der erste Prototyp des Kantenbandlagerwagens wird aktuell montiert. Er ist optisch dem Design des intelligenten Kommissioniercontainers nachempfunden. Verstellbare Fächerbreiten und ein pick-by-light-Assistenzsystem ermöglichen eine flexible Lagerverwaltung, schnelles Auffinden und komfortables Handling von Kantenbändern beim Rüstwechsel. In diesen Wagen lässt sich – als stand-alone-Lösung unabhängig von der proto_lab-App – problemlos das HOMAG Kantenband-Management-Set (cloudbasierte Materialmanagement-Software) integrieren.

Virtueller Rundgang durch’s proto_lab

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Das proto_lab findet sich nun auch auf der 360° Regionalplattform hey.bayern: https://hey.bayern/proto-lab-th-rosenheim.Schauen Sie rein und besichtigen Sie unser Labor online! Gestartet werden kann der virtuelle Rundgang ab sofort auch direkt von der proto_lab-Website aus – über den neuen Menüpunkt „Virtueller Rundgang“. Erhalten Sie Erläuterungen zu den einzelnen Stationen durch einen Klick auf unsere Infotafeln (Key Facts).

Kombination von Messdatenanalyse und Prozesswissen

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Im Rahmen des Forschungsprojekts „ReFer -Ressourceneffizienz durch digitale Wert- und Stoffstrommodellierung in Fertigungsprozessen“ werden im proto_lab über IoT-Koppler Leistungs-, Druckluft- und Abluftmessdaten an der Plattenaufteilsäge, der Kantenanleimmaschine sowie am CNC-Bearbeitungszentrum erfasst. Die Messwerte können nun echtzeit-basiert mit den Daten aus dem proto_lab-Prozess in Korrelation gesetzt werden. So werden Zusammenhänge sichtbar gemacht und die Ressourceneffizienz der Prozesskette kann durch entsprechende Anpassungen von Parametern gesteigert werden.

Übergang zu proto_lab3.0

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proto_lab2.0 – die Stabilisierung des durchgängigen I4.0-Prozesses – „Wir verbinden die Flexibilität der Werkstattfertigung mit der Effizienz der produkt-/fluss-orientierten Fertigung“ Unseren Prototypen haben wir auf der LIGNA2019 vor genau zwei Jahren gezeigt und mit proto_lab1.0 den Einstieg in die zukunftsträchtige Digitalisierung der Fertigung hin zu einer neuen Produktionsarchitektur gefunden. proto_lab2.0 stand unter dem Zeichen der Stabilisierung des durchgängigen I4.0-Prozesses und wird nun abgeschlossen. Im Zuge unseres großen Zieles, die bestechenden Flexibilisierungs-Vorteile der Werkstattfertigung  (Stichworte: Megatrend Individualisierung, Losgröße1 zu industriellen Kosten) mit der produktorientierten Fließfertigung innerhalb einer „Programmierbaren Werkstatt/Produktionsarchitektur“ zu verbinden sind wir ein großes Stück näher gekommen. Am Übergang zu proto_lab3.0 stehend, werden wir nun durch dein Einsatz von KI Antworten zur Beherrschung der Komplexität dieses Unterfangens finden. Alle Vorbereitungen zur Integration einer eigenen Professur für „KI im Anwendungsfeld Produktion-Produkt-Mensch-Ressourcen“ im proto_lab laufen. Die Zukunft der Produktion wird die multivariaten Ziele einer qualitätsorientierten, Logistik-getriebenen, nachhaltigen, Losgröße1-fähigen Produktion zu industriellen Kosten im Einklang bringen müssen. Wir bauen die Basisarchitektur dafür und geben Ihnen einen kleinen Einblick in unseren aktuellen Stand. Sehen Sie hier die Videoaufzeichnung unserer Informationsveranstaltung vom 8.Juni: https://www.youtube.com/watch?v=bnun7s5ZEDM oder gewinnen Sie einen kompakten Überblick über die einzelnen Projektphasen von proto_lab1.0 über proto_lab2.0 bis hin zu unseren Vorhaben in proto_lab3.0:

Integration der Materialwirtschaft in durchgängige Systemlandschaft

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Im Rahmen einer Holztechnik-Master-Thesis wurde ein Konzept zur Ausgestaltung und Implementierung einer durchgängigen Systemlandschaft unter Einbeziehung der Materialwirtschaft entwickelt. Dabei wurden die im proto_lab eingesetzten Softwarelösungen in den Prozessbereichen Produktentwicklung, Ressourcenplanung, Fertigungsplanung und -steuerung sowie Produktion und Montage analysiert und zueinander in Beziehung gestellt:  IMOS als Produktkonfigurator und CAD/CAM-Tool, das u.a. auch Stücklisten und CNC-Programme erzeugt; proto_lab-App zur Auftrags- und Materialsteuerung sowie Werkerassistenz in Produktion und Montage; cMES (Controller MES) als cloud-Service zur Prozessunterstützung, z.B. mit der Funktion „Zuschnittoptimierung“ an der Plattenaufteilsäge; Als verwaltendes „Prozessdach“ mit Kommunikationsschnittstellen nach außen (z.B. zu Lieferanten und Kunden) soll künftig das ERP-Tool MS Dynamics Business Central fungieren. In der Master-Thesis wurde aufgezeigt, welche Voraussetzungen für eine systembruchfreie Vernetzung aller Prozesse/Softwaresysteme sowohl auf vertikaler als auch auf horizontaler Ebene nötig sind, damit sich Aufträge künftig autonom durch ein Unternehmen steuern können. Genauer betrachtet wurden dabei insbesondere die Prozesse in der Materialwirtschaft. In einer sich anschließenden weiteren Abschlussarbeit wird nun auf die gewonnenen Erkenntnisse aufgebaut, um ein ERP-System für das proto_lab einführen zu können.

Neues KI-fähiges Kamerasystem in Roboter-Sortierzelle

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Im Rahmen einer AFE-Masterarbeit entsteht gerade der Prototyp eines neuen KI-fähigen Kamerasystems. Neben einer verbesserten 3D-Teileerkennung verkürzt sich die Prozesszeit deutlich. Zudem erlangt die Roboter-Sortierzelle durch die Anbringung einer Kamera direkt am Robotergreifarm (im Unterschied zur bisherigen stationären Deckenkonstruktion) nun uneingeschränkte Mobilität innerhalb der Laborräumlichkeiten. Eine mobile 3D-Teileerkennung vervollständigt den Gesamtmobilitätsansatz mit einklappbaren Stützprofilen und Transportrollen (Manövrierfähigkeit) sowie einem Sicherheitskonzept mit Sicherheitsscannern direkt an den beweglichen Stützprofilen.   Um Bauteile auf einem willkürlichen Bretterstapel besser erkennen zu können, wird eine Dual-Kamera verwendet. Die Bildinformationen der beiden Linsen ergänzen sich, so dass daraus eine 3D-Punktewolke generiert werden kann. Mithilfe von Algorithmen werden die Daten der 3D-Punktewolke ausgewertet und der Mittelpunkt sowie die Orientierung des obersten Bauteils auf dem Stapel bestimmt. Dabei können auch mehrere Teile in einer Stapelebene erfasst werden. Gleichzeitig kann mit der Kamera auch ein Barcode mit Bauteilinformationen ausgelesen werden. Durch den Einsatz neuronaler Netze wird der Prozess der Bauteilidentifikation so optimiert. Die verstellbaren Robotergreifarme passen sich der Bauteilgeometrie an, nehmen das Brett auf und sortieren es in ein noch freies, passendes Fach im Kommissioniercontainer ein.

Neue KI-Professur im Anwendungsfeld Produktion-Produkt-Mensch-Ressourcen

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Die Fakultät für Wirtschaftsingenieurwesen erhält eine neue Professur, die die bestehenden Disziplinen entlang der gesamten Produkt- und Produktionswertschöpfungskette nun um die Expertise in angewandter KI ergänzen wird. Das proto_lab eignet sich dabei als fakultätsübergreifendes Forschungs- und Lehrumfeld in idealer Weise, um KI-Themen greifbar zu machen und an realen Anwendungen zu spiegeln. Das Berufungsverfahren läuft.

Zusammenarbeit mit Fachbereich „Sustainable Engineering & Management“

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Das proto_lab vernetzt sich mit einer weiteren Fachdisziplin aus der WI-Fakultät – dem „Sustainable Engineering & Management“ (http://sem.fh-rosenheim.de/)  unter der Leitung von Prof. Dr. Sandra Krommes. Mit dem Ziel der Entwicklung nachhaltiger Prozesse und Produkte wird der Holzverarbeitungsprozess im proto_lab-Labor hinsichtlich der auftretenden Wert-, Energie- und Stoffströme analysiert. Hierbei werden über Sensoren und SPS-Maschinendaten reale Feldwerte erfasst und mit Daten aus betrieblichen Informationssystemen (MES, ERP) echtzeit-basiert verknüpft, um daraus zukünftig messdatenbasierte Prognosemodelle abzuleiten. Ein neues Wirkungsfeld für KI entsteht!

Auftragsabwicklung intelligent umgesetzt – im Rahmen des IoT-FWPMs

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Studierende des IoT-FWPMs machten sich sehr praxisbezogen Gedanken, wie sie einen fiktiven Unternehmer „Franz“ bei der Gestaltung einer intelligenten Auftragsabwicklung unterstützen könnten. Dabei wurde auf der einen Seite ein Online-Bestellportal angelegt, über welches Kund*innen individualisierte Produkte angeboten werden. Auf der anderen Seite wurden unternehmensinterne Kommissioniervorgänge in Lager und Montage durch cyber-physische Vernetzung optimiert. Das Ergebnis? Sehen Sie selbst! Das IoT-FWPM startet im kommenden SS2021 nun schon in die 4.Runde – dieses Mal mit neuen Anwendungsfällen aus dem Bereich Umwelt und Smart Home.