Durchgängiges integriertes Gesamtszenario (digital/physisch) im Werk150
Szenariopartner
Werk150 – ESB Business School, Hochschule Reutlingen
Inhalt
Mit dem Umzug der Lernfabrikumgebung (ehemals ESB Logistik-Lernfabrik) in ein neues Gebäude auf dem Campus der Hochschule Reutlingen und Umbenennung in “Werk150 – Die Fabrik auf dem Campus der ESB Business School” im Herbst 2019 erfolgte die Umsetzung und Validierung eines durchgängigen Gesamtszenarios (digital/physisch) im Werk150.
Dieses Gesamtszenario knüpft an die Vorarbeiten der zuvor in der ESB Logistik-Lernfabrik umgesetzten und durch Feedback von Experten aus Forschung und Industrie weiterentwickelten Teilszenarien (siehe auch Demonstratoren für unterschiedliche Teilszenarien in der ESB Logistik-Lernfabrik) an, welche in ein durchgängiges Gesamtszenario (digital/physisch) integriert wurde. Dieses wurde vollständig in die digitale Planungs-, Simulations- und Steuerungsumgebung des Produktionssystems des Werk150 integriert. Das durchgängige Szenario wurde so gestaltet, dass die Flexibilitätspotentiale des Logistiksystems bezüglich möglicher Änderungen der Planungsprämissen (Produktvarianten, Produktionsvolumen,…) und Turbulenzen im System (z.B. Ausfall von Logistik- und Montageressourcen…) berücksichtigt und demonstriert werden konnten.
Durch den Einsatz der cloudbasierten Planungs- und Simulationsapplikationen der 3DExperience Business Plattform von Dassault Systèmes konnten so im Rahmen unterschiedlicher Produktionsszenarien im Werk150 verschiedene Prozess- und Layoutalternativen für die operative Planung und Gestaltung des Montage- und Logistiksystems, z.B. in Hinblick auf eine Optimierung der Durchlaufzeiten, untersucht werden. Die steuerungsseitige Adaption der Prozesse erfolgte in den entsprechenden Knoten des zum Einsatz kommenden dezentral gestalteten (Manufacturing-)Self-Execution-System (SES) Framework des Werk150. Ziel des SES Framework im Werk150 ist die Ermöglichung einer dezentralen Entscheidungsfindung, welche durch ein ereignisorientiertes, verteiltes, dezentrales Steuerungsverfahren zur dezentralen, autonomen Entscheidungsfindung zwischen intelligenten Einheiten in der Fabrik erreicht werden soll.
Zur Flexibilisierung der intralogistischen Prozesse kann so unter der Nutzung des SES eine dynamische Allokation von Transportaufträgen auf die zur Verfügung stehenden Transportsysteme erfolgen. So können z.B. Belieferungen von KLTs im Produktionssystem des Werk150 sowohl von dem kontrastspurgeführten fahrerlosen Transportsystem „Mini Pickup“, dem autonomen freinavigierenden „kollaborativen Routenzug“ oder manuell durch den Menschen (ggf. unter Zuhilfenahme eines Transportwagens) je nach Transportvolumen, Routenverlauf oder Kosten- und Leistungskriterien dynamisch ausgeführt werden. Dies ermöglicht u.a. eine rasche Anpassung der logistischen Ströme im System an veränderliche Anforderungen und zum anderen einen systeminhärenten Umgang mit ungeplanten Ereignissen bzw. Turbulenzen wie dem Ausfall von Transportressourcen.
Das durchgängige Szenario wurde ebenso auf Basis des Feedbacks aus der Forschung und Industrie um weitere Anwendungen der kollaborativen Arbeit von Mensch und mobilen sowie stationären kollaborativen Robotersystemen, z.B. im Bereich der Fehlteilebereitstellung (Kuka iiwa auf Neobotix Roboterplattform), Kommissionierung (stationäre UR3 und UR10 Robotersysteme), Bauteilsortierung in der (De-)Montage (Bosch APAS) sowie Montageassistenz zur Verbesserung der Ergonomie bei manuellen Fügearbeiten (Franka Emika Panda und UR5), erweitert.
Ergebnis
Durch dieses durchgängige Szenario konnten zentrale wissenschaftliche Ergebnisse und Erkenntnisse zur Umsetzung flexibler logistischer Systeme generiert werden. So wurde gezeigt, dass durch eine dynamische Allokation von Transportaufträgen auf die zur Verfügung stehenden Transportsysteme flexibel auf veränderliche Rahmenbedingungen reagiert werden kann. Ebenso konnten neue Einsatzfelder für die Mensch-Roboter-Kollaboration im Anwendungsbereich der Produktlogistik, wie der Fehlteilbereitstellung und Sortierung, erschlossen werden.
Des Weiteren wurde das durchgängige Gesamtszenario im Werk150 Besuchern demonstriert und Feedback zur weiteren Verbesserung des Szenarios zur Repräsentation aktueller intralogistischer Herausforderungen gesammelt. Diese werden in die Weiterentwicklung der Szenarien und seiner Demonstratoren im weiteren Projektverlauf einfließen.