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://youtu.be/RZ6Br-diAkM 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.

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.