Modularität + Flexibilität = Modellfabrik 4.1

19.09.2017

Industrie 4.0 ist im aktuellen Fokus. Aber hätten Sie bei Betriebssystem 4.0 stehen bleiben wollen, um auf Betriebssystem 5.0 zu warten?

Den Begriff Industrie 4.0, der den Einzug von erheblich mehr Informationstechnologie in die Fabrikautomation beschreibt, bedarf eigentlich keiner weiteren Erklärung. Keine Fachzeitschrift, kein Online-Magazin, kein Forschungsinstitut, welches dies nicht bereits mehrfach und in aller Ausführlichkeit getan hat.

Wie reagieren wir im Lehrgebiet Automatisierungstechnik und Systemtechnik auf dieses Phänomen? Ganz einfach: Technologisch. Und was heißt das in der Praxis? Insbesondere im IT-Bereich hat die Softwareentwicklung der letzten beiden Jahrzehnte gezeigt, dass agile Prozesse mit Evolutionsschritten und stabilen, lauffähigen Produktkomponenten nach jeder Iteration Grundlage eines effektiven Vorgehensmodells sein können. Professor Engels hat in den letzten 17 Jahren zahlreiche Entwicklungsprojekte mit diesem Vorgehensmodell in Industrie und Hochschule erfolgreich realisiert. Die technologische Migration der Modellfabrik ist dabei ein kleines Beispiel.

Die Modellfabrik, die seit über einem Jahrzehnt erfolgreich im Labor für Automatisierungstechnik genutzt wird, hätte mit einem Schlag durch eine neue Anlage mit dem Prädikat Full Industrie 4.0 direkt von einem Hersteller von Didaktiksystemen bezogen werden können. Das wäre schnell, einfach und effizient, aber kostenintensiv möglich gewesen. Warum hätte das keinen Sinn gemacht? Die Pneumatik, die Elektrotechnik und die Mechanik funktionieren problemlos. Und da, wo es holpert, ist es aus didaktischen Gründen auch gut so.

Die Steuerungstechnik, die Bussysteme und das Software-Engineering brauchten jedoch eine Frischzellenkur und haben diese auch bekommen. Bei der Modernisierung wurde ganz besonders darauf geachtet, dass die Systemkomponenten weiterhin dem bisherigen modularen Konzept folgen und ein Maximum an Flexibilität für Forschung und Lehre bieten. Die Flexibilität versteht sich hinsichtlich der technologischen Weiterentwicklung. Die Entwicklungen rund um Industrie 4.0 können sicher nicht als disruptive Technologie bezeichnet werden, aber sie beeinflussen den Markt der Automatisierungstechnik doch spürbar. Und wer sagt, dass nicht in absehbarer Zeit ein Hersteller mit einer Technologie am Markt erscheint, die das bisher Gekannte verdrängt? Wir wollen dann weder mit einer veralteten Industrie 4.0 Ausstattung agieren noch die gleiche Investition abermals tätigen.

Stattdessen wollen wir im Labor für Forschung und Lehre modernste Technologien einsetzen und diese konzentrieren sich möglicherweise nicht nur bei einem Komponentenhersteller. Wenn heute Hersteller A das innovativste Antriebs- und Steuerungssystem bzgl. Technologie X anbietet, dann kann es sein, dass morgen Hersteller B dies bzgl. Technologie Y macht oder eine Kombination der Komponenten erforderlich ist. Die Freiheit diese technologischen Komponenten flexibel kombinieren und tauschen zu können, war ein Designziel des Migrationsprojektes. Wenn wir technologische Ziele nennen, dann stellt sich natürlich die Frage: Was soll denn konkret genutzt werden?


Wir haben in den letzten vier Jahren zahlreiche Entwicklungsprojekte lehrgebietsintern und/oder bei Industrieunternehmen für Steuerungsanwendungen, Motion-Control Anwendungen, die Robotik und Werkzeugmaschinen durchgeführt. Darin enthalten waren: Model-Based-Design mit Simulink und LabVIEW, Programmentwicklungen mit IEC-61131-3, C/C++, Java, JavaScript, MATLAB, Scilab, Python, Perl, R, Auswertungen von Big Data , Datenbankanbindungen, Vernetzungen mit CAN, MODBUS, EtherCAT, Sercos, PROFINET, PROFIBUS-DP, Powerlink, WLAN, Bluetooth, MQTT, OPC-DA, OPC-UA, Anbindung von Peripherie mit Ethernet, RFID und IO-Link, HMI Design mit Excel, PowerPoint, WinCC, WinStudio, Node-RED, IndraLogic, CoDeSys und Visual Component, Applikationen für Windows und Android und natürlich Anlagensimulationen für die virtuelle Inbetriebnahme mit verschiedenen Softwarewerkzeugen. Dies sind die Technologien und Methoden, die wir im Lehrgebiet Automatisierungstechnik und Systemtechnik bereits genutzt haben.

Darüber hinaus beherrscht unsere Modellfabrik aber nicht nur diese, sie kann sogar noch mehr: Spaß machen!

Prof. Dr.-Ing. Elmar Engels
Bildquellen: © Hochschule Fulda / Robert Gross

zurück