Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Ressourcenbezogene Prozessverwaltung durch flexible Nutzung intelligenter Module in der hybriden Montage

Mit steigender Variantenvielfalt, geringeren Losgrößen, höherer Montagekomplexität und dynamischen Marktbedarfen steigen die Flexibilitätsanforderungen an die Montage. Durch das Konzept der Modularisierung können manuelle und hybride Montagestationen, welche für schlecht automatisierbare Tätigkeiten eingesetzt werden, flexibilisiert und prozessweise automatisiert werden.

Ziel des Projektes PassForM ist die Erforschung und Entwicklung einer dynamisch rekonfigurierbaren, modularen Montagestation, welche sich bedarfsgerecht mit verschiedenartigen, intelligenten Modulen ausrüsten lässt.

Im Projekt wird, nach Anforderungsanalyse und Konzeption der Systemarchitektur, hardwareseitig eine standardisierte Basis für intelligente Module, eine modulare Montagestation zur Modulaufnahme sowie ein automatischer mechanischer Kopplungsmechanismus entwickelt. Nach erfolgtem Systemaufbau wird softwareseitig ein Framework für einen dynamisch erweiterbaren digitalen Zwilling konzipiert und implementiert. Zudem werden Prozessschrittrepräsentation, Algorithmen zur Anforderung benötigter Ressourcen (Modulen) sowie Benutzer- und Kommunikationsschnittstellen entwickelt. Das Ergebnis ist ein Demonstrator einer wandlungsfähigen, mit Förder-, Roboter- und Material-Modulen ausrüstbaren Montagestation. Durch das kollaborative Robotermodul kann hierbei dynamisch zwischen verschiedenen Automatisierungsgraden gewechselt werden. Das Gesamtsystem wird in Labortests optimiert und in zwei Anwendungsszenarien mit Fokus auf der Baugruppenmontage von Lampen für die maritime Industrie bei KMU evaluiert.

Durch den modularen Aufbau des Systems wird mit den Projektergebnissen unmittelbar eine schrittweise Automatisierung manueller Montageprozesse ermöglicht. Insbesondere für KMU werden damit hohe Investmentkosten für produktspezifische Spezialmaschinen vermieden und wirtschaftliche Vorteile geschaffen. Zusammen mit der Flexibilitätserhöhung kann damit die Wettbewerbsfähigkeit umsetzender KMU gestärkt werden.

Ergebniszusammenfassung:

Das Ergebnis des Forschungsprojektes ist ein modulares Montagesystem, das durch automatische Erkennung und Konfiguration schnelle Modulwechsel ermöglicht. Die ergonomische Integration des Menschen als unterstützendes Organ sorgt für eine effektive Nutzung technischer Ressourcen und ermöglicht flexible und resiliente Montageprozesse bei Berücksichtigung ergonomischer Anforderungen. Standardisierte Tätigkeitsbeschreibungen für Montageprozesse sowie ihre Parametrisierung erleichtern die Planung neuer Systeme und die Montage häufig wechselnder Bauteile. Das umgesetzte System greift auf im Projekt entwickelte Softwarebibliotheken und einen standardisierten Modulbaukasten zurück, welche zukünftig für die Umsetzung neuer Komponenten oder die Entwicklung vergleichbarer genutzt werden können. Die Integration der Verwaltungsschale und des Digitalen Zwillings erlauben eine vollständige Digitalisierung des Systems im Kontext der Industrie 4.0.

In Bezug auf Anwendungen sind die Ergebnisse sowohl für Montageunternehmen als auch für Systemanbieter relevant. Die entwickelte modulare Montagestation kann einerseits direkt in bestehende Systeme integriert und andererseits als Basis für neue Anwendungen genutzt werden. Dank der Nutzung offener Standards und dem bewussten Verzicht auf proprietäre Lösungen ist eine Weiterentwicklung oder Übertragung des Systems und seiner Teilkomponenten auf andere Szenarien möglich. Gleichzeitig erlaubt der modulare Aufbau die Integration spezifischer, geschützter Teillösungen, wodurch die Fähigkeiten des Systems direkt erweitert werden können. Teilergebnisse wie der Modulbaukasten, die Softwarebibliotheken und der Digitale Zwilling können auch als individuelle Komponenten direkt auf montagefremde Anwendungsgebiete übertragen werden. Die Ergebnisse im Bereich der Software stellen hierbei eine sehr gute Basis für die Digitalisierung anderer modularer Systeme dar und ermöglichen so die Überwachung und Steuerung modularer Systeme in Echtzeit.