Ausgangssituation

Ausgangssituation

Die Leitidee der "individuellen" Produktion wird langfristig die Produktionstechnik prägen. Die "Economy of Speed", die sich auf die Optimierung von Herstellungs- und Lieferzeiten konzentriert, wird immer stärker um eine "Economy of Information" ergänzt, bei der Einmaligkeit, Kognition und Lernfähigkeit im Vordergrund stehen. Künftige Produktionssysteme müssen nicht nur den klassischen Erfolgsfaktoren Qualität, Kosten und Zeit genügen, sie müssen auch wandlungs-, echtzeit- und netzwerkfähig werden. Aus heutiger Sicht stehen der Realisierung derartiger Produktionssysteme noch technologische Hemmnisse entgegen. Insbesondere eine mangelnde Vernetzung und zentrale Steuerungen in der Produktion sind als wesentliche Faktoren zu nennen.

Eine mangelnde Vernetzung innerhalb der Produktion verhindert eine direkte Kommunikation zwischen den Elementen eines Produktionssystems. Heutige Systeme ermöglichen i.d.R. nur eine systeminterne Kommunikation über Zentralsysteme. Ein Informationsaustausch zwischen unterschiedlichen Zentralsystemen, z. B. einem Maschinendiagnosesystem und einem Staplerleitsystem, oder eine direkte Kommunikation zwischen verschiedenen Elementen eines Produktionssystems findet nur begrenzt statt. Bei der Übergabe eines Produktionsguts von einem Flurförderzeug (FFZ) an eine Produktionsanlage oder einen Stetigförderer wird beispielsweise nur das physische Gut übergeben, die digitalen Informationen über das Gut werden jedoch nicht direkt weitergegeben. Es ist eine Trennung zwischen Material- und Informationsfluss festzustellen. Als ein Grund für diese mangelnde Vernetzung ist das Fehlen einheitlicher Kommunikationsschnittstellen zu nennen. Die Vernetzung zwischen verschiedenen Elementen eines Produktionssystems (Konvergenz), eine allgegenwärtige Informationsverfügbarkeit (Ubiquität) und eine effektive Nutzung dieser Informationen (Datennutzbarkeit) sind jedoch aus Sicht der Anwendungspartner des geplanten Vorhabens netkoPs Grundvoraussetzung für zukünftige Produktionssysteme.

Ein weiteres wesentliches technologisches Hemmnis zur Umsetzung vernetzter, kognitiver Produktionssysteme ist das Prinzip der zentralen Steuerung in der Produktion. Zentrale, hierarchisch aufgebaute Steuerungen ermöglichen beispielsweise hochautomatisierte Lagersysteme mit geringen Kosten im operativen Betrieb. Die Steuerung eines solchen Systems ist jedoch hoch komplex und wird oftmals nur für einen speziellen Anwendungsfall mit gleichbleibenden Randbedingungen ausgelegt. Die Erfahrungen der Anwendungspartner des beantragten Vorhabens zeigen jedoch, dass Produktionssysteme auch den Anforderungen einer "individuellen Produktion" gerecht werden müssen, wie kleinen Losgrößen, großer Variantenvielfalt sowie schnell veränderlichen Materialflüssen. Die hierfür erforderlichen Anpassungen sind für zentral gesteuerte Systeme jedoch sehr kosten- und zeitaufwändig. Im Extremfall kann es wirtschaftlicher sein, ein neues System zu beschaffen, als das bestehende zentral gesteuerte System an veränderte Erfordernisse anzupassen. Des Weiteren können unerwartete Ereignisse, wie beispielsweise der Ausfall einzelner Maschinen, bei zentral gesteuerten Systemen zu einem Stillstand der gesamten Anlage führen. Im Bereich der Stetigfördertechnik kann so ein Defekt eines einzelnen Förderbandes die komplette Materialversorgung eines verketteten Produktionssystems unterbrechen, da eine zentrale Steuerung die Nutzung alternativer Förderrouten i.d.R. auf Grund der hohen Steuerungskomplexität nicht abbilden kann.