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Skalierende IKT zur Produktivitätssteigerung in der Mechatronik-Fertigung (ScaleIT)

Industrie 4.0 auf den mittelständischen Hallenboden.

Unser Mittelstand ist aufgrund seiner innovativen, nicht nur rein technischen Leistungsfähigkeit das Rückgrat der deutschen Volkswirtschaft. Vor dem Hintergrund von Industrie 4.0 ist es jetzt entscheidend, dass er aus aktuellen Forschungsergebnissen Nutzen zieht und nachhaltige Wettbewerbsvorteile generiert. Deutschland muss sich zum Leitmarkt für Industrie-4.0-Lösungen entwickeln, als weltweit führender Anbieter für Teil- und Komplettsysteme und als kompetenter Nachfrager für Industrie-4.0-Lösungen auftreten. Die im Rahmen der Bekanntmachung "Industrie 4.0 - Forschung auf den betrieblichen Hallenboden" vom BMBF geförderten Projekte unterstützen dieses Ziel. Sie befassen sich mit der Entwicklung sozio-technischer Systeme, in die an der Wertschöpfung beteiligte Personen, Maschinen, IK-Technologien und Produkte genauso wie Geschäftsmodelle, Standards und Normen eingebunden sind. So entstehen Musterlösungen für deutsche mittelständische Unternehmen in zahlreichen Branchen, in unterschiedlichen Rollen innerhalb von Wertschöpfungsketten und mit verschiedenen Wettbewerbsstrategien.

Von der Einzelstückfertigung bis zur Serie: Echtzeitdaten zur Produktionssteuerung

Die horizontale Wertschöpfungskette in der mechatronischen Produktion ist durch ausgeprägte Insellösungen für die Datenerfassung von Prozess- oder Prüfdaten geprägt. Softwarelösungen zur Echtzeit-Nachverfolgung von konstruktiven Änderungsvorgaben aus der Produktion oder des Stands der Qualitätskriterien stehen insbesondere für kleinere Unternehmen nicht zur Verfügung. Auch die IT-gestützten Produktionssteuerungssysteme, z. B. ERP, CAQ, MES, stehen nur isoliert daneben und sind trotzdem mit hohen Investitionen verbunden. Die hohen Kosten für proprietäre Programmierarbeiten zur Verknüpfung aller Daten dieser heterogenen Infrastruktur zu Informationen für Entscheider und zum Sichtbarmachen auf dem Hallenboden stellen ein zusätzliches finanzielles Risiko dar.

Ziel des Forschungsprojekts ScaleIT ist die Entwicklung einer erweiterbaren technischen Plattform, über die Messwerte und Daten von Sensoren und intelligenten Werkzeugen bereitgestellt und mit den IT-Systemen vernetzt werden. Mit Softwarebausteinen (Apps) werden die Daten zu Informationen verlinkt. Die Anwendung intelligenter Werkzeuge, wie interaktive Dokumente, intelligente Werkstückträger und Prüfmittel, soll durch mehr Transparenz wichtiger Informationen Prüfprozesse effizienter machen und alle Beteiligten bei Entscheidungen unterstützen.

Die angestrebte offene Plattform wird über geeignete Hardware- und Softwareadapter mit vielerlei Sensoren, intelligenten Werkzeugen, den vorhandenen und den IT-basierten Geschäftsprozessen verbunden. Die Entwicklung angepasster Apps ermöglicht Schnitt­stellen- und Überwachungsbausteine, dynamische Datenverknüpfungen und ergonomische und altersgerechte Bedienelemente. In einem Softwarebaukasten werden vorgefertigte Referenzbausteine für die visuelle Darstellung und die Datenorganisation zusammengefasst. Anwender in fünf Unternehmen werden dieses flexible System durch einfache Anpassung der Komponenten in bestehende Produktions- und Testumgebungen integrieren. Die Projektergebnisse werden zu ersten Branchenlösungen mit App-Stores für die Prüftechnik in der Elektronik, der Sensorik und der Koordinatenmesstechnik führen. Sie werden die Einführung von Industrie 4.0-Lösungen, insbesondere auch für die Kleinserienfertigung, befeuern. Das Ergebnis wird firmen- und branchenübergreifend die Digitalisierung der Abläufe in der Produktion auf mobilen Endgeräten verfügbar machen. Die Mitarbeiter in den Produktionsunternehmen werden wieder befähigt, ihre Aufgaben Industrie 4.0-gerecht selbständig zu gestalten und die Änderungs- und Überwachungs-prozesse nachhaltig zu beherrschen. Eine gesteigerte Motivation, eine systembedingte Reduzierung der Fehlerquellen und eine flexible Anpassung an bestehende Produktionsumgebungen ergeben eine messbare Produktivitätssteigerung.