© Mercedes-Benz AG
Beispiel für flexible, digitalisierte Produktion bei Mercedes-Benz: In Sindelfingen werden verschiedene Pkw-Typen vollflexibel auf der gleichen Linie produziert. In den TecLines wird das klassische Fließband durch Fahrerlose Transportsysteme abgelöst.

SWAP – Heterogene, auslastungsoptimierte Roboterteams und Produktionsarchitekturen

Hierarchische Schwärme, die (teil-)autonom zusammenarbeiten: Im Leitprojekt SWAP erarbeiten zehn Fraunhofer-Institute neue technologische Konzepte für die modulare und selbstorganisierte Produktion der Zukunft

Eine Datendrehscheibe auf OPC UA-Basis sorgt für die herstellerunabhängige Vernetzung aller Assets.

Kurzbeschreibung des Projekts

Eine zentrale Anforderung an zukünftige Produktionssysteme ist, dass sie leicht erweiterbar und wandlungsfähig sind. Damit werden sie in die Lage versetzt, flexibel auf schnelle Produktgenerationswechsel, Individualisierungswünsche oder nicht vorhersehbare Absatzschwankungen zu reagieren. Dabei ist entscheidend, dass Anpassungen an einer Produktionsanlage möglichst wenig Anpassungsaufwand auf Seiten des Planungs- und Steuerungssystems nach sich ziehen.

In diesem Kontext einer flexiblen, modularen und selbstorganisierenden Produktion zeigt das Leitprojekt SWAP (Heterogene, auslastungsoptimierte Roboterteams und Produktionsarchitekturen), wie sich die Fertigungssteuerung von einer zentralen zu einer dezentralen Steuerung wandelt, bis hin zu hierarchischen Schwärmen, deren Teilnehmer kollaborativ und (teil-)autonom zusammenarbeiten.

Projektziele und Beitrag des Fraunhofer IOSB

In den heute üblichen Architekturen ermöglichen standardisierte OPC UA-Informationsmodelle, dass den überlagerten IT-Systemen, z.B. MES, Maschinendaten und Laufzeitparameter bereitgestellt werden. Für den nächsten Schritt hin zu einer weitergehend modularen, wandlungsfähigen Produktion muss zusätzlich auch die Interaktion zwischen den Anlagen und der Prozessteuerung herstellerunabhängig erfolgen.

Am Fraunhofer IOSB wird die Architektur zur Abbildung und Steuerung der Anlagen konzipiert und entwickelt. Fundament der Kommunikation ist dabei eine flexible und erweiterbare Datendrehscheibe auf Basis des OPC UA-Standards.

Darauf aufbauend wird eine »Execution Engine« entwickelt. Diese übernimmt die Ablaufsteuerung und Koordination und kann als generische Prozesssteuerung angesehen werden. Dieser Ansatz ermöglicht eine flexible Rekonfiguration bzw. Austausch von Anlagen ohne zeitaufwändige Anpassungen an der Prozessteuerung.

Projektpartner

  • Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF
  • Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
  • Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS
  • Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
  • Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistikl IML
  • Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
  • Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
  • Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatiserung IPA
  • Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS 
  • Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen- und Umformtechnik IWU

Fraunhofer-Leitprojekte

Mit ihren Leitprojekten setzt die Fraunhofer-Gesellschaft strategische Schwerpunkte, um konkrete Lösungen zum Nutzen für den Standort Deutschland zu entwickeln. Die Themen orientieren sich an aktuellen Erfordernissen der Wirtschaft. Das Ziel ist es, wissenschaftlich originäre Ideen schnell in marktfähige Produkte umzusetzen. 

 

Projektsteckbrief

Projektname: Fraunhofer-Leitprojekt – Heterogene, auslastungsoptimierte Roboterteams und Produktionsarchitekturen (»SWAP«)

Projektdauer: 1.1.2020 - 31.12.2023

Fördergeber: Fraunhofer-Gesellschaft