i-factory

 

i-Factory – Die vierte industrielle Revolution

 

Die vierte industrielle Revolution bietet Unternehmen vielfältige Perspektiven, ihre Produktivität zu erhöhen und zu neuen Angeboten und Diensten zu gelangen. Voraussetzung ist, dass sie ihre Informations- und Datenverarbeitungsprozesse auf neue Weise mit den physischen Abläufen ihrer Geschäftstätigkeit verknüpfen.

Um die neue Zukunftstechnologie auch in der Region Mainfranken, mit Fokus auf Schweinfurt etablieren zu können, ist es das Anliegen der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt (FHWS) eine digitale Forschungs- und Lernfabrik zu errichten – die i-Factory. Auf dem Gelände der ehemaligen Ledward Barracks, in unmittelbarer Nähe des künftigen i-Campus, soll ein kompletter Fabrikneubau mit Shop Floors für die Produktion, Büroräumen, Laboren und Seminarräumen entstehen. Die i-Factory soll als interdisziplinäre Austausch- und Produktionsplattform für KMU, die Industrie und die Forschung und Lehre der Hochschule dienen. Es kann getestet werden, wie sich smarte Fabriken weitgehend selbst organisieren, Lieferketten automatisch abstimmen oder Produktrohlinge selbst Informationen an die Maschinen geben können.

Die Vision, die mit dem Projekt i-Factory verfolgt wird, beinhaltet die Neudefinition von Themen wie einer flexiblen Fertigung, bei der auf Knopfdruck verschiedene Fertigungsprozesse rekonfigurierbar sind, Digitale Fertigung mit additiven Verfahren, der Einsatz von autonomen Handhabungssystemen, eine komplett computergestützte Fertigung, welche die gesamte Fabrik steuert und einen hohen bis vollkommenen Integrationsgrad entlang des Produktlebenszykluses.

Der Nutzen dieser Fabrik soll nicht allein bei der Hochschule liegen, in dem Forschung und Lehre unterstützt werden, neue Studiengänge geschaffen werden können oder Anwendungen als praktische Lernergänzung dienen. Es soll in erster Linie eine Möglichkeit sein, regionalen, klein- und mittelständischen Unternehmen den Zugang zum digitalen Zeitalter zu ermöglichen.  Besonders auf der Ebene der KMUs ist es oftmals nicht leicht, Investitionen in innovative Maschinen und Prozesse zu tätigen, oder für Testphasen eine komplette Fertigungslinie stillzulegen.  In diesen Fällen können die Unternehmen die i-Factory als Dienstleister für die Fertigung von Prototypen oder Kleinserien in Anspruch nehmen, oder diverse Konzepte für die Fertigung real nachstellen und Testläufe fahren. Durch diesen Effekt wird weitestgehend die Wettbewerbsfähigkeit der umliegenden Unternehmen gestärkt, was wiederum zur Arbeitsplatzsicherung in der Region führt.

Aus den Anforderungen der Industrie im Bereich Industrie 4.0, wurden für die i-Factory 5 verschiedene Konzepte entworfen:

1. On Campus 
Zusammenarbeit mit Studenten, Professoren, Hochschulen, Universitäten, Instituten oder Unternehmen in der i-Factory.

2. From Campus 
Zugriff von Unternehmen oder anderen Interessenten auf die Hochschulressourcen wie zum Beispiel Labore, Professoren, Forschungsgruppen. 

3. Factory as a Service:
Möglichkeit der Anmietung von Produktionsfläche, Shop Floor und weiteren Ressourcen der i-Factory.

4. Forum:
Organisation und Abhaltung von Tagungen, Konferenzen und Ausstellung zum Thema Industrie 4.0

5. Projekt:
Management und Akquise von Industrie 4.0 Projekten

Bereits heute schon sind einige umliegende Industrieunternehmen an diesem Projekt beteiligt.
Es wurden Gemeinschaftsprojekte gestartet. Eine kurze Übersichtig ist folgend ersichtlich:

Vollvernetze Produktion
Ziel Projekts ist es, eine vollvernetzte Produktion im Mittelstand zu integrieren. Dabei soll eine komplette unternehmensübergreifende Vernetzung von Geschäftspartnern, Informationen & Prozessen geschaffen werden.

Griff in die Kiste
Ein wesentliches Problem der Einzelfertigung und Individualisierung ist das so genannte „Griff in die Kiste“-Problem. Hier geht es darum, spezielle – auch unterschiedliche – Teile aus einer Schüttgutkiste dezidiert zu entnehmen und einer individualisierten Behandlung zukommen zu lassen. Dabei ist die Vernetzung von bildgebenden Systemen mit Robotern und der Produktionstechnik die vornehmliche Aufgabe. Ziel ist hierbei die individuelle Anpassung der digitalen, mechanischen und elektrischen Komponenten an den aktuellen Nutzer, so dass eine Lösung „von der Stange“ nicht in Frage kommt.

Implementierung von Industrie 4.0 in bestehende Anlagen
Eine wesentliche Aufgabe, der sich die i-Factory verpflichtet fühlt, ist die Anpassung dieses alten Maschinenparks an die Industrie 4.0, d.h. diese Maschinen internetfähig bzw. digital ansprechbar zu machen. Weiterhin wird zur Layout Planung das Umfeld mittels Virtual- und Augmented Reality dreidimensional abgebildet, geplant und simuliert werden. Auch hier geht es um individuelle Lösungen, die sowohl fertigungstechnisch als auch softwaretechnisch hohe Flexibilität erfordern und aktuell im Bereich Industrie 4.0 nicht abgedeckt sind. 

Digitalisierter Informationsfluss
Um den händischen Aufwand der Produktionsplanung und -überwachung zu verringern oder gar zu eliminieren wurde mit einem Industrieunternehmen ein Verbundprojekt gestartet. Ziel ist es den Informationsfluss komplett zu digitalisieren und digital Darzustellen. Als weiteren Schritt können dadurch Auswertungen gefahren werden, die für Themen wie predictable maintenance verwendet werden können. Weitere Projekte in diesem Bereich sind geplant.

Digitale, ergonomische Gestaltung von Produktionslinien
Um Arbeitsplätze nach den bestmöglichen ergonomischen Aspekten zu entwerfen setzt die FHWS eine Planungs- und Simulationssoftware ein, mit der Arbeitsplätze gestaltet, simuliert und ausgewertet werden können. Für ein Unternehmen entwerfen wir mit dieser Software eine komplette Produktionslinie.

Simultanous Engineering – Integrated Engineering
Der Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen beinhaltet das Studienfach Simultanuos Engineering, welches eine Vorgehensweise in der Produktentwicklung beschreibt. Dabei will man zeitliche Überlappungen von traditionell nacheinander folgenden Arbeitsabläufen schaffen. Sobald in einem Arbeitsschritt ausreichend Informationen erarbeitet wurden, wird parallel sofort der nächste Arbeitsschritt gestartet. Man will dadurch Fehler schneller erkennen und beheben können, bevor sie in einer späteren Phase hohe Kosten verursachen. Zur verbesserten Verständlichkeit des Themas wurde vorlesungsbegleitend ein Projekt gestartet, in dem die Studierenden ein Praxisbeispiel des Unternehmens Zippe Industrieanlagen bearbeiten müssen.

Forschungsarbeiten
Ebenfalls in den Masterstudiengängen an der FHWS werden pro Semester Forschungsarbeiten zu Themen aus der Industrie 4.0 absolviert. Weiterhin wird der Schwerpunkt bei Projekten und Abschlussarbeiten im Bereich der Industrie 4.0 liegen, da die Anwendung dieser Themenbereiche in der Industrie zukünftig als sehr hoch einzuschätzen ist und deshalb mit der Forschung an der Hochschule ein fundierter Grundstein gelegt werden soll. Bereits im aktuellen Semester laufen Forschungsthemen zur Auswirkung der Digitalisierung auf den Menschen, besonders mit Bezug auf die Wearables, wie beispielsweise die Google-Brille. 

Bei einem studentischen Wettbewerb, im Rahmen einer Bachelorarbeit des Studiengangs Architektur in Würzburg, haben 35 angehende Architekten Entwürfe für eine Fabrik der Zukunft vorgelegt. Bedingungen und Anforderungen an das Gebäudelayout waren hierbei Transparenz, Flexibilität und Erweiterbarkeit.  

 

Textquelle: FHWS  (https://fwi.fhws.de/fakultaet/personen/detailansicht/person/prof_dr_volker_braeutigam/labore.html)