Die 4. industrielle Revolution bringt nicht nur neue Technologien – auch das Zusammenspiel zwischen Mensch und Maschine, die Prozesse und das Umfeld werden sich verändern.
Veränderungen stehen an: Die hochflexible Produktion der Industrie 4.0 wird auf die Arbeitswelt der Mitarbeiter maßgeblichen Einfluss haben. Neue Kompetenzen und der Blick für das Ganze sind gefragt. Das betrifft den Produktionsleiter ebenso wie den Werker an der Maschine oder den Instandhalter. Sie alle gilt es fit zu machen für neue Herausforderungen und neue Aufgaben.
Mensch, Maschine und Daten
Die reale und die virtuelle Welt kommen einander immer näher. Die klassischen industriellen Prozesse werden durch die der digitalen Welt ergänzt und optimiert (cyberphysische Systeme). Das ist eine der Voraussetzungen für das Entstehen individueller Produkte in Serie. Das perfekte Zusammenspiel von Menschen, Maschinen und Daten wird daher immer mehr zum entscheidenden Erfolgsfaktor.
Um Industrie 4.0 erfolgreich im Unternehmen zu etablieren, müssen Ausbildung und Qualifizierung der Fachkräfte an die neuen Anforderungen des interdisziplinären Ansatzes angepasst werden. So brauchen beispielsweise Servicetechniker neben praktischer mechatronischer Erfahrung nun auch immer umfassendere Kenntnisse im Bereich der IT-Infrastruktur, damit sie schnell den Stillstand einer Anlage beheben können.
Die smarte (Lern-)Fabrik
Flexibilität, Agilität, Wandlungsfähigkeit und Effizienz – das sind die Anforderungen an die Produktion der Zukunft. Darauf müssen die Mitarbeiter rechtzeitig vorbereitet werden. Sie brauchen das entsprechende »Do-how« – also das theoretische Wissen und die handwerkliche Praxis, um die Aufgabenstellungen in der Produktion der Zukunft lösen zu können.
Die CP Factory von Festo Didactic ist eine modulare Lernlösung dafür. Sie bietet standardisierte, mobile Fabrikmodule, offene Schnittstellen, die Industriestandards entsprechen und die Möglichkeit zum »Plug & Produce«. Das heißt: zusammenbauen und mit der Lernproduktion starten.
Die Lernplattform für Industrie 4.0 führt Auszubildende schrittweise an das Thema cyberphysische Systeme heran. Dazu gehören Schlüsselthemen wie RFID, NFC (berührungslose Datenübertragung) und die Nutzung der Datencloud. Schnell lässt sich die CP Factory für verschiedene Lernszenarien umbauen und das eine oder andere neue Applikationsmodul anbinden. Unterstützt wird die Wandlungsfähigkeit der Lernfabrik durch das autonome Robotersystem Robotino und hochflexible Roboterzellen mit integrierten Kameras.
Jedes einzelne Werkstück verfolgen
Eines der Hauptziele von Industrie 4.0 ist es, individualisierte Produkte in Losgröße 1 zu annähernd gleichen Produktionskosten wie in einer Serienfertigung zu ermöglichen. Einer der Bausteine dazu ist die eindeutige Identifikation und Verfolgung jedes einzelnen Werkstücks während des gesamten Fertigungsprozesses und die lückenlose Dokumentation jedes tatsächlich erfolgten Arbeitsschritts mit allen Kenndaten.
Das sind Abläufe und Zusammenhänge, die der Lernende an der CP Factory selbst erleben kann. So dient zum Beispiel das »digitale Produktgedächtnis« auf RFID-Basis zur Steuerung der einzelnen Produkte zu den verschiedenen Bearbeitungsstationen. Diese reagieren dann auf die RFID-Daten und führen die vom Produkt angeforderten Produktionsschritt aus.
Flexibel wandelbare Lernfabrik
Die Basismodule der CP Factory können mit verschiedensten Applikationsmodulen bestückt werden. Der Tausch dieser Module erfolgt dank standardisierter Schnittstellen in wenigen Minuten. Einheitliche Systemkabel und eine Produktionszelle mit Transportverzweigung ermöglichen schnelle Layoutwechsel mit einer raschen Inbetriebnahme. Zusätzlich erweitert wird die Wandlungsfähigkeit der CP Factory durch das autonome Robotersystem Robotino, das die Intralogistik durch Selbstnavigation und freie Zielwahl per Mausklick unterstützt.
Energieverbrauch im Blick
Das integrierte Energiemonitoring der CP Factory ermöglicht die zuverlässige Erfassung der elektrischen Leistung und der Durchflüsse. Dadurch wird der Lernfokus um aktuelle Themen der energieeffizienten und energieflexiblen Produktion erweitert. Eine webbasierte Visualisierung macht die Energieflüsse auf unterschiedlichen Endgeräten sichtbar und ermöglicht so eine rasche Bewertung. Zudem bindet die Smart-Grid-Lernsoftware EISLab die CP Factory in ein virtuelles Smart-Grid ein und zeigt den Zusammenhang von verschiedenen Verbrauchern, Speichern und Energieerzeugern auf.
Informationen abrufen
Im Produktionsleitsystem MES4, das speziell für den Einsatz in Lernfabriken entwickelt wurde, laufen die wesentlichen Produktionsdaten zusammen. Offene Datenbanken und transparente Schnittstellen bieten die Voraussetzung zum effizienten Lernen und einfachen Experimentieren. Die Service Oriented Architecture (SOA) von MES4 ermöglicht es den Produktionszellen, bei Bedarf Informationen abzurufen – ein wesentlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen und starr hierarchisch gegliederten Software-Architekturen.
Üben wie in echt
Simulationen und virtuelle Inbetriebnahmen sparen im Maschinenbau Zeit und Geld – im Schulungsbereich bilden sie eine besonders praxisorientierte Trainingsmethode. Auszubildende können in Arbeitsgruppen Modelle mit realen Programmiersprachen programmieren, simulieren und anschließend an der vorhandenen Hardwareumgebung nutzen. Mit Ciros bietet die CP Factory eine industriell erprobte und leistungsfähige Plattform für 3D-Simulationsmodelle in der Automatisierungstechnik – ein weiterer Baustein der Lernwelt für die virtuelle Fertigung von Zukunft.