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.

Neuer Aktionsradius für „EVE“

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Durch die Modernisierung der fertigungstechnischen Labore der Fakultät für Holztechnik & Bau konnte die proto_lab-Laborfläche enorm erweitert werden. Die neugestalteten Räume mit FTF-geeigneten Bodenflächen wurden nun auch mit Landmarken zur Navigation des FTS ausgestattet. So ließ sich der Aktionsradius der „EVE“ durch eine Neuprogrammierung des Fahrwegenetzes, durchgeführt im Rahmen einer studentischen Projektarbeit, mittlerweile mehr als verdoppeln. Somit können jetzt auch die Kantenanleimmaschine sowie verschiedene Einsatzorte in der „alten Schreinerei“ vom FTF angesteuert werden.

proto_lab-App wird in Live-Online-Fertigungstechnik-Praktikum eingesetzt

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Die proto_lab-App wird mittlerweile erfolgreich in den Fertigungstechnik-Praktika der Studiengänge Holztechnik und Innenausbau eingesetzt. So durchlaufen die Studierenden anhand konkreter Produktbeispiele aus dem Möbelbereich einen durchgängigen Wertschöpfungsprozess und erkennen dabei die horizontale Verknüpfung der einzelnen Prozessteilnehmer. Coronabedingt konnten die Lehrveranstaltungen bisher nicht in Präsenz, dafür aber als Live-Online-Praktika angeboten werden. Über zwei Kameras im proto_lab-Labor ließen sich dabei Produktionsabläufe sowie Bildschirmansichten samt erläuternder Erklärungen der Dozenten aus der Ferne mitverfolgen.   

Einführung MS Dynamics in ERP-Lehrveranstaltungen

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Im WS2020/21 wurde im FWPM „ERP-Grundlagen“ sowie in den praktischen Übungsstunden zum WI-Bachelor-Modul „Produktionsplanung und –steuerung“ erstmals mit der Software MS Dynamics 365 Business Central gearbeitet, welche das bisherige Tool SAP ablösen soll. Fertigungsaufträge lassen sich in diesem System flexibel und bedürfnisgerecht anlegen und steuern. Die Studierenden übten sich im Anlegen von Stammdaten (Artikelstämme, Stücklisten, Arbeitspläne), um damit die Basis für Kapazitäts- und Terminplanungen sowie das gesamte Materialmanagement der Fertigungsaufträge zu schaffen. Dabei wurden sowohl standardisierte Katalogprodukte als auch Sonderfertigungen in Losgröße 1 zugrunde gelegt. MS Dynamics wird über eine REST-Schnittstelle als ERP-Dach-System künftig die shopfloornahe proto_lab-App unterstützen. Somit kann der durchgängige Prozess im nächsten Schritt um ein Materialbestellsystem erweitert werden.     

Prototypen der flexiblen Arbeitsplätze im Testeinsatz

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Die vier Prototypen der flexiblen Arbeitsplätze, die im Rahmen einer interdisziplinären studentischen Projektarbeit im SS2020 entstanden sind (Blogbeitrag vom 5.August 2020) wurden nun im Seminarraum D2.01 installiert und stehen Studierenden und Mitarbeiter*innen für den Alltagstest zur Verfügung. Sie können als PC-Sitz- und Steharbeitstische verwendet werden. Bei Bedarf lassen sich Monitor, Tastatur und Maus schnell verstauen, so dass eine freie Arbeitsfläche entsteht. Auch können die Tische einfach im Raum verschoben werden, um z.B. Inseln für Gruppenarbeiten zu schaffen. Auf diese Weise können flexible Lehrkonzepte in die Tat umgesetzt werden. Nach einem Nutzungsfeedback sollen die jeweils günstigsten Eigenschaften schließlich in einer optimierten Modellvariante zusammengeführt werden.

Neue Datenarchitektur macht proto_lab-App flexibler – Basis für digitalen Zwilling

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Eine Umstrukturierung der Datenarchitektur mit NoSQL in couchDB macht die proto_lab-App auch in Bezug auf die beliebige Speicherung unterschiedlichster Datenformate deutlich flexibler. So erfolgt die Auftragssteuerung nun nicht mehr ausschließlich dezentral über intelligente Prozessteilnehmer wie etwa den Kommissioniercontainer, der mithilfe des IoT-Ready-Kits zu einem kommunikations-, speicher- und entscheidungsfähigen cyber-physischen System (CPS) gemacht wurde. Durch die Datenverwaltung in couchDB kann der gesamte Prozess hochflexibel, sowohl zentral über die proto_lab-App als auch dezentral zwischen den beteiligten intelligenten Wertschöpfungsteilnehmern als eigenständiges CPS gesteuert werden. Hierfür werden die initial im IMOS-CAD/CAM generierten Produktdaten direkt in die couchDB importiert sowie alle Produktionsdaten laufend im Sinne eines digitalen Zwillings abgeglichen. Zudem können auch „unintelligente“, also nicht kommunikationsfähige Ladungsträger im Sinne eines CPS als digitaler Schatten in den Prozess integriert werden. So können etwa beim Zuschnitt in der Vorfertigung Bauteile zunächst „chaotisch“ auf einem „unintelligenten“ Flachwagen gestapelt und erst später für die Montage in den intelligenten, voll CPS-fähigen Kommissioniercontainer sortiert werden. Mittels Bauteile- und Ladungsträger-IDs auf scanbaren Etiketten werden eindeutige Zuordnungen und somit eine verlässliche Auftragsnachverfolgung sowie ein konsistentes Teile- und Gebindemanagement sichergestellt. Während alle Wertschöpfungsteilnehmer auf der Maschinen-, FTS-, Robotik- sowie Kommissioniercontainer-Ebene via OPC-UA kommunizieren ist der*die Mitarbeiter*in mittels proto_lab-App und der REST-Schnittstelle ‚konektilo‘ (https://konektilo.de) mit den OPC-UA-Servern aller Wertschöpfungsteilnehmer vernetzt. Die horizontale wie vertikale I4.0-Vernetzung wird damit komplett mittels der beiden Standards ,OPC-UA‘ sowie ,REST‘ und dem Übersetzer ,konektilo‘ sicher und einfach bewerkstelligt.

Bauteile finden mit Hilfe von Augmented Reality

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In einem ING-Masterprojekt wurde an einer neuen Augmented-Reality-Anwendung für das proto_lab gearbeitet. Ziel war es, Mitarbeiter im Montageprozess durch innovative Visualisierungskonzepte noch besser zu unterstützen und zudem Bestandsänderungen bei Kleinteilen in Echtzeit im MES-System zu erfassen. Für die Suche nach benötigten Bauteilen in einem Durchlaufregal wurde eine Alternative zur pick-by-light-Anzeige über LED entwickelt. Mithilfe einer Bilderkennungssoftware kann mit der Kamera eines Smartdevices (Tablet oder Handy) das Bauteilregal „gescannt“ werden. Die Schütten mit den benötigten Kleinteilen werden nun durch die Einblendung von virtuellen Informationen in das Kamerabild „sichtbar“ gemacht. Visualisiert wird auch der Bauteilfluss im Durchlaufregal. Informationen zur Teilezählung werden in einer Beckhoff-SPS gespeichert, welche über die Industrie-IoT-Protokolle OPC-UA, OPC-UA über REST oder MQTT abgerufen werden können. Mithilfe von künstlicher Intelligenz wurde zudem ein Rückmeldesystem implementiert. Aus dem Regal entnommene Bauteile werden über eine Objekterkennungsfunktion identifiziert, die Teileanzahl im Behälter wird entsprechend angepasst.

Proto_lab-Mitarbeiter publiziert auf der IoT 2020

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Im Rahmen seiner Promotion hat proto_lab-Mitarbeiter Stefan Böhm am 8.Oktober 2020 auf der internationalen IoT-Konferenz in Malmö, Schweden ein wissenschaftliches Paper zum Thema „AI Approaches to Optimize Human-Machine Collaboration in Manufacturing Facilities with IoT-Ready Machinery“ (https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3423423.3423471) präsentiert. Stefan Böhm, der im proto_lab im Bereich der Automatisierungstechnik (Robotik und FTS) forscht und arbeitet, promoviert seit Juni 2020 unter Prof. Dr.-Ing. habil. Alois Christian Knoll, dem Leiter des Lehrstuhls für Robotik, Künstliche Intelligenz und Echtzeitsysteme an der TU München. Die Dissertation mit dem Titel „Einsatzmöglichkeiten der künstlichen Intelligenz zur Verbesserung der Mensch-Maschinen-Kollaboration in I4.0-Unternehmen“ zielt darauf ab, die Komplexität moderner Produktionsanlagen und -abläufe mit Hilfe von künstlicher Intelligenz zu verringern. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Produktdatenanalyse sowie der Planung von Fertigungsprozessen, um zunehmende kundenspezifische Anforderungen mit kürzeren Vorlaufzeiten und höherer Effizienz erfüllen zu können. Im Rahmen der Promotion werden verschiedene Ansätze der künstlichen Intelligenz für den Einsatz in einem Self-Adapting Smart System (SASS) untersucht.

Hybride Lernexkursion von KMU-Vertreter*innen zum proto_lab

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Das Projekt KMU4.0 (Interreg Bayern-Österreich 2014-2020) hat am 6.10.2020 Vertreter*innen von produzierenden klein- und mittelständischen Unternehmen zu einer kostenlosen Lernexkursion ins proto_lab eingeladen. Aufgrund der Pandemiebeschränkungen war nur eine begrenzete Anzahl an Besuchern vor Ort im Labor erlaubt. Über einen Video-Live-Stream auf dem YouTube-Kanal der Technischen Hochschule Rosenheim (https://www.youtube.com/watch?v=5Hy6Dh1kWkc) haben die Veranstaltung aber knapp 40 weitere Teilnehmer online verfolgt. Im Mittelpunkt standen die folgenden use cases: Umsetzung digitaler Zwilling in einer smart & dumb Produktion, Montagearbeitsplatz mit Beschlägeverwaltung am Beschlägeturm sowie Retrofit von I3.0 Teilnehmern als Schmerz auf dem Weg zur smarten Produktion. Lernexkursion verpasst, aber trotzdem Interesse? Laden Sie sich die Präsentation zum Nachlesen herunter!