Wer schon einmal ein Lager besucht hat, wundert sich immer wieder darüber, wieso trotz der vielen eingelagerten Artikel alle Besteller (meist) die gewünschten Produkte erhalten. Genauso ist es bei der industriellen Produktion von Produkten. Neben dem notwendigen Vorprodukten müssen Hilfsmittel wie Schmierstoffe, Werkzeuge, Wartung, Vernetzung und Durchlaufzeiten ineinander greifen. Sonst bleibt der Betrieb stehen. Statt Fertigprodukte kommt im schlimmsten Fall am Ende nichts heraus. Es müssen also sehr komplexe Vorgänge organisiert werden. Gerade bei der Planung einer modernen Fertigungsanlage sind vorab deshalb Mängel auszuschließen.
Schwäbischer Erfindergeist
Schon seit vielen Jahrzehnten bietet der Befestigungsspezialist Fischer mit seinen Dübeln sicheren Halt für fast jedes Material an. Mit dem Lernprodukt Fischertechnik wurde vor über 50 Jahren Begeisterung für technische Zusammenhänge entwickelt. Vor einigen Jahren wurde ein Modell entwickelt, mit dem sich Produktionsvorgänge realitätsgetreu abbilden lassen: Die Lernfabrik 4.0 24 V. Die Möglichkeit zur Anbindung an eine SPS-Steuerung und die digitale Abbildung sämtlicher Prozesse über Sensoren und in der Cloud machen aus dem Modell eine Fabrik der Zukunft.
Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) sind aus einer zukunftsorientierten Fertigung nicht mehr wegzudenken. Sie ermöglichen die ständige Anpassung an neue Gegebenheiten, sichern die Leistungsfähigkeit und reduzieren die Störanfälligkeit der Anlage. Beim Aufbau einer smarten Fabrik besteht die größte Herausforderung darin, Maschinen intelligent zu vernetzen, um Daten effizient auslesen und nutzen zu können.
Mit dem Industriemodell von Fischertechnik ist vertiefendes Lernen und Simulieren an einem realistischen Produktionsabbild möglich. Physische und digitale Prozessabläufe können gleichermaßen in Echtzeit nachgebildet werden.
Sinnvoll einsetzen lässt sich die Lernfabrik 4.0 gleich in mehreren Anwendungen:
• Im Betrieb zum Erlernen der SPS-Programmierung und -Steuerung.
• An Hochschulen und Universitäten zur Forschung und Lehre digitaler Prozessthemen.
• In IT-Unternehmen und -Abteilungen zum Simulieren neuer Technologien wie Sprachsteuerung, Augmented Reality, Virtual Reality, Künstlicher Intelligenz oder Machine Learning.
• Als Demonstratoren-Modell für Messen und Veranstaltungen, um Industrie 4.0 haptisch und anschaulich zu vermitteln.
Lernmodell
Das knapp ein Quadratmeter große Modell besteht aus einer Produktionsanlage mit verschiedenen Fertigungsschritten, die über ein Transportband miteinander verbunden sind. Der integrierte Umweltsensor meldet Werte zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und Luftqualität. Eine Kamera erfasst die gesamte Anlage.
Die einzelnen Werkstücke durchlaufen verschiedene Fertigungsschritte und werden per NFC (Near Field Communication) getrackt und die Daten per RFID-Reader ausgelesen. Die Integration eines Raspberry PI sowie Node-RED ermöglichen die Rückverfolgung und Sichtbarkeit des aktuellen Status der Werkstücke im Bearbeitungsprozess. Es ist auch möglich, die Lernfabrik 4.0 an eine eigene Cloud anzubinden, was die Anwendungsmöglichkeiten zusätzlich maximiert.
Die in der Lernfabrik 4.0 enthaltenen Dashboards ermöglichen die Darstellung von Plattformen in drei unterschiedlichen Perspektiven: Kundensicht, Lieferantensicht und Produktionssicht. In der Kundensicht ist eine Webshop-Oberfläche mit Warenkorb abgebildet, auf der man ein Werkstück bestellen und den aktuellen Status der Bestellung im Warenkorb verfolgen kann. Dieser Verlauf wird auf der Oberfläche für den Kunden angezeigt, sodass dieser über den Status seiner Bestellung informiert ist. In der Lieferantensicht wird der Vorgang zur Bestellung der Rohware dargestellt und visualisiert. In der Produktionssicht können der Fabrikstatus, der Produktionsprozess, der Lagerbestand, der NFC/RFID-Reader sowie die Sensorwerte abgefragt werden.