Testumgebungen für kleine und mittlere Unternehmen

Bereit für das digitale Wirtschaftswunder

Die Digitalisierung eröffnet den „Hidden Champions“ im deutschen Anlagen- und Maschinenbau enorme Potenziale. Aber gerade dort fehlt es häufig an Ressourcen für digitale Initiativen. Entdecken Sie Ihre individuellen Chancen und Einsatzszenarien. Dabei unterstützt Sie das Labs Network Industrie 4.0, die starke Allianz aus Unternehmen, Verbänden, Politik und Forschung.

Ihr sicherer Weg in die Industrie 4.0

In deutschlandweiten „Testfeldern“ können kleine und mittlere Unternehmen neue Technologien risikofrei testen und die Potenziale innovativer Geschäftsszenarien prüfen – gefördert durch die Bundesregierung und unterstützt von starken Forschungspartnern. Wir laden Sie dazu ein, mit uns die Weichen für die Industrie von morgen zu stellen.

Erproben

Welche Visionen können Sie mit dem Internet der Dinge verwirklichen? Tauschen Sie sich mit Experten des LNI4.0 aus. In den Testzentren unserer Partner stehen die Infrastruktur und das Know-how für Ihr individuelles Vorhaben bereit. Auf unseren Experimentierplatt-
formen können Sie Industrie-4.0-Szenarien risikofrei durchspielen – vom Konzept bis zur Machbarkeitsprüfung. Wir helfen Ihnen gerne, das richtige Testzentrum für Ihr Projekt zu finden.

 

 

Vernetzen

Produzierende Unternehmen erzeugen Daten, die neue Geschäftsmodelle möglich machen. Voraussetzung hierfür ist eine branchenübergreifende Zusammenarbeit von Elektroindustrie, IKT, Maschinenbau und anderen wichtigen Wirtschaftszweigen. Daraus erwachsen neue Synergien, von denen alle Beteiligten profitieren.

 

 

 

 

 

Gestalten

Machen Sie mit! Einzelprojekte sind wichtig, denn aus ihnen können Anforderungen für Normen, Gesetze und Standards der gesamten deutschen Industrie abgeleitet werden. Mit Ihrer Teilnahme leisten Sie echte Pionierarbeit: für das Image Ihres eigenen Unternehmens und für den industriellen Fortschritt allgemein – auf nationaler und auf globaler Ebene.

 

 

 

 

Bewegen

Nutzen Sie unser Netzwerk, um Impulse für die internationale Standardisierung zu geben – und zwar unabhängig davon, ob Sie die klassische konsensbasierte Standardisierung in etablierten Gremien präferieren oder eine Standardisierung, die von Industriekonsortien vorangetrieben wird.

 

 

 

 

Finden Sie das ideale Testfeld für Ihre Anforderungen

Fallback_mapAuf unseren Experimentierplattformen können Sie Industrie-4.0-Szenarien risikofrei durchspielen, vom Konzept bis zur Machbarkeitsprüfung. Jedes Testfeld hat sich auf ein Gebiet spezialisiert. Wir helfen Ihnen gerne weiter, das richtige Testfeld für Ihr Projekt zu finden.

Individualisierte Produktion
Applikationszentrum Industrie 4.0

Das “Applikationszentrum Industrie 4.0” bietet Ihnen eine Umgebung zur industriegetriebenen Erforschung, gemeinsamen Entwicklung und aussagekräftigen Demonstration cyberphysischer Systeme im Produktionsumfeld. Darüber hinaus treiben wir auf dieser innovationsfördernden Plattform additive Produktions- und echtzeitnahe Simulationstechnologien voran und integrieren diese in ein industrielles Produktionsumfeld.

Dabei verfolgen wir folgende Ziele:

  • Unterstützung der Produktion personalisierter Produkte in industriellem Maßstab
  • Flexible und situationsorientierte Bildung von On-Demand-Szenarien für eine echtzeitnahe Produktionssteuerung
  • Entwicklung und Erprobung innovativer Lösungen im Bereich cyberphysischer Produktionssysteme
  • Demonstration vorhandener Lösungen aus Forschung und Industrie
  • Schulungen und Training zur greifbaren Vermittlung unseres Wissens und unserer Erfahrungen im Bereich Industrie 4.0

Das “Applikationszentrum Industrie 4.0” umfasst bereits jetzt eine Vielzahl aussagekräftiger Demonstratoren, beispielsweise eine flexible Anlage-Cloud-Anbindung oder das sogenannte Sense & Act. Diese Demonstratoren lassen sich unter Nutzung des „Virtual Fort Knox“ als sichere Kommunikationsplattform daten- und informationstechnisch miteinander vernetzen. Auch der flexible Austausch von Materialien und Produkten ist möglich, dank der modularen Verknüpfung einzelner Arbeitsstationen und fahrerloser Transportsysteme.

Bei einem Besuch oder im Rahmen unserer Seminarreihe „Industrie 4.0“ können Sie sich gern persönlich ein Bild von den innovativen Lösungen und aktuellen Forschungsarbeiten machen. Oder Sie prägen zusammen mit dem Fraunhofer IPA die Produktion der Zukunft, indem Sie aktiv mitarbeiten und gemeinsam mit uns neue Lösungen für Ihre spezifischen Herausforderungen entwickeln.

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Mass Customization
Smart Automation Lab

Heutige Produktionsprozesse sind geprägt von steigender Variantenvielfalt und verkürzten Produktlebenszyklen. Um auch zukünftig den hohen Anforderungen in Hinblick auf Reaktionszeiten (z. B. für eine „Just-in-time-Produktion“) sowie Flexibilität und Rekonfigurierbarkeit gerecht zu werden, müssen neue Steuerungsansätze konzipiert und validiert werden.

Auf der Basis von Forschungsergebnissen, die im Rahmen des von der DFG finanzierten Exzellenzclusters „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ entstanden sind, zeigen wir im Smart Automation Lab eine produktzentrierte Steuerung für einen effizienten und flexibel automatisierbaren One-Piece-Flow zukünftiger Automatisierungssysteme.
Die Produktionsmittel sind durch Informationsmodelle semantisch beschrieben, sodass sich neue Varianten ausschließlich durch Modellierung eines herzustellenden Produktes im Engineering realisieren lassen. Die Parametrierung auf Betriebsmittelebene erfolgt vollständig über den virtuellen Zwilling. So wird die Inbetriebnahme neuer Varianten und Prozesse signifikant verkürzt.

Dabei liegt der Forschungsschwerpunkt auf einem im Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen entwickelten Leitsystem bzw. Manufacturing Execution System (MES). Dieses ordnet die in einem Produktmodell gemäß IEC 62264 definierten Anforderungen den vorhandenen Produktionszellen zu. Das stellt nicht nur die Produzierbarkeit sicher, sondern bestimmt auch die logistische Prozessreihenfolge.

Die im Produktmodell definierten Anforderungen bilden in der Beispielprozesskette unter anderem CAD-Daten sowie Bild- und Montageinformationen für die Individualisierung ab. Wenngleich dadurch zunächst die Engineering-Aufwände steigen, ergibt sich im späteren Produktionsprozess eine signifikante Flexibilitätssteigerung. Daraus erwächst ein enormes Potenzial für die Inbetriebnahme variantenreicher Produkte.

Um herkömmliche, starre Automatisierungsstrukturen zu umgehen, nutzt der entwickelte softwaretechnische Ansatz eine dienstbasierte Architektur auf Basis von OPC Unified Architecture. Die Dienste definieren, wie eine bestimmte Produktionskomponente parametriert und genutzt werden kann, um eine dynamische Anbindung der Zellenebene zu erreichen. Die in heutigen Produktionsanlagen existierende Heterogenität der konventionellen Zellenebene wird durch eine OPC UA Middleware gekapselt – alle Funktionen werden dem Leitsystem (MES) als Dienst angeboten. Lokal greifen die Prozessstationen im Smart Automation Lab per AutoID (RFID) auf das zugeordnete Produktmodell – den virtuellen Zwilling – zu, extrahieren durch Selbstwahrnehmung („Self-awareness“) die für den aktuellen Bearbeitungsschritt notwendigen Informationen und führen auf dieser Basis den Prozess aus.

Neben der produktzentrierten Steuerung werden cloudbasierte Technologien, Methoden der digitalen Bildverarbeitung zur optischen Lagekorrektur sowie Ansätze zur Mensch-Roboter-Kooperation und zur industriellen Funkkommunikation verfolgt.

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Data Engineering / Smart Data
Smart Data Innovation Lab

Um Wettbewerbsvorteile durch Industrie 4.0 für den Standort Deutschland und Europa schnell nutzen zu können, haben Partner aus Industrie und Wissenschaft das Smart Data Innovation Lab ins Leben gerufen. Die enge Zusammenarbeit zwischen Industrie und Wissenschaft verbessert die Voraussetzungen für eine Spitzenforschung im Bereich Data Engineering / Smart Data.

Das SDIL bietet durch den einheitlichen Zugang zu verschiedenen Big-Data- und In-Memory- Technologien auf unterschiedlichen Hardwareplattformen eine einmalige Laborumgebung, um verschiedenste Analysen mit großen, variantenreichen Datensätzen durchzuführen und innovative Verfahren für solche Datensätze zu entwickeln.

Vorteile für Industriepartner im Smart Data Innovation Lab:

  • Industriepartner stehen über „Data Innovation Communities“, aber auch in den laufenden Forschungsprojekten in einem engen Dialog mit der Spitzenforschung in Europa und können so jederzeit neueste Trends im Bereich Smart Data verfolgen.
  • Die Partner aus der Industrie verknüpfen mit ihrem Datenangebot für sie wichtige Fragestellungen, die durch entsprechende Forschungsaktivitäten beantwortet werden. Dies können beispielsweise das Auffinden von Anomalien in Daten, die die vorausschauende Wartung von Produktionsressourcen, aber auch sicherheitsrelevante Fragestellungen sein.
  • Die Bereitstellung der Daten durch einen Industriepartner wird durch einen „Data Curator“ unterstützt, der sicherstellt, dass die Daten mit der bestmöglichen Qualitätskontrolle und mit minimalem Aufwand geladen werden.

In der Data Innovation Community „Industrie 4.0“ sollen wichtige datengetriebene Aspekte der vierten industriellen Revolution erforscht werden. Sie richtet sich an Unternehmen und Forschungseinrichtungen, die hinsichtlich dieser Aspekte gemeinsam forschen wollen. Dies schließt sowohl Anwenderunternehmen sowie Firmen aus der Automatisierungs- und IT-Branche mit ein.

Zielgruppen aus der Wissenschaft sind:

  • Die Forschung in Informatik-nahen Disziplinen, die an neuen Technologien und Algorithmen für die Verarbeitung von Big Data arbeitet (z.B. künstliche Intelligenz oder Sicherheitsmechanismen) und ihre Konzepte an realen Datenquellen testen will.
  • Die Anwendungsforschung, die als Nutzer der Werkzeuge der Infrastruktur durch gezielte Forschung auf Basis von Daten aus der Praxis die genannten strategischen Forschungsfelder bearbeiten will.

Das Smart Data Innovation Lab bietet:

  • Eine hervorragende Infrastruktur, insbesondere im Bereich In-Memory-Plattformen (>12TB RAM) von Herstellern wie SAP, IBM und der Software AG, mit optimierten Werkzeugen und Algorithmen zur Arbeit mit Big Data.
  • Einen organisatorischen und rechtlichen Rahmen für schnelle Innovation und kurzfristige Forschungsvorhaben.
  • Eine sichere Umgebung zur Bearbeitung von realen Datenquellen aus der Industrie.
  • Vorgefertigte Code-Artefakte und Rezepte, die in einem Open Source Repository gespeichert sind.

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Modularisierte Fabrik / Hochflexible, automatisierte Fertigung
SmartFactoryKL

SmartFactoryKL ist Wegbereiter der intelligenten Fabrik von morgen. Als führendes Kompetenzzentrum und europaweit einzigartige herstellerunabhängige Demonstrations- und Forschungsplattform entwickeln wir innovative Fabriksysteme, in denen die Vision von Industrie 4.0 schon jetzt Realität wird. In einem Netzwerk von renommierten Partnern aus Industrie und Forschung arbeiten wir hierzu an neuen Konzepten, Standards und Lösungen, die die Grundlage für eine hochflexible Automatisierungstechnik bilden. So verfügt SmartFactoryKL bereits heute über die weltweit erste herstellerübergreifende Industrie 4.0-Anlage.

Durch den Einsatz Cyber-physischer Systeme (CPS) werden die Technologien des Internet der Dinge auf die Fabrik übertragbar: Produkte steuern ihren Fabrikationsprozess selbst und übernehmen ihre eigene Qualitätskontrolle. Starre Fabrikstraßen werden zu modularen, effizienten Systemen und schonen Ressourcen. Smarte Ausbildungs- und Assistenzsysteme unterstützen den Menschen bei seiner Arbeit.

Bei SmartFactoryKL arbeiten Forscher und Praktiker gemeinsam daran, der deutschen Industrie den Weg in die vierte industrielle Revolution zu ebnen. Sie zeigt, wie in einer erfolgreichen Public-Private-Partnerschaft der Transfer von visionären Forschungsergebnissen in die industrielle Praxis gelingt.

Wir testen innovative Informations- und Kommunikationstechnologien und deren Einsatz in einer realitätsnahen industriellen Produktionsumgebung und entwickeln diese weiter. Unser Ziel ist es, ausgereifte Informationstechnologien in die Fabrikautomation zu integrieren. Die bereits im Alltag gebräuchlichen Geräte und Anwendungen aus der Konsumelektronik, wie beispielsweise Tablet-PCs, Smartphones, Navigationsgeräte oder drahtlose Kommunikationssysteme, bereichern die traditionelle Arbeitsweise in der Industrie und eröffnen den Weg zu flexibleren und effizienteren Konzepten im zukünftigen Fabrikbetrieb.

Die Technologie-Initiative SmartFactoryKL e.V. wurde im Jahr 2005 als gemeinnütziger Verein gegründet, um ein Netzwerk von Akteuren aus Industrie und Forschung zu etablieren und darin gemeinschaftliche Forschungs- und Entwicklungsprojekte zu initiieren und durchzuführen. Dabei reicht die Bandbreite von der Arbeit an Basistechnologien bis zur Entwicklung marktfähiger Produkte.

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Produktion in der intelligenten Fabrik / Intelligente Automation
SmartFactoryOWL

Die SmartFactoryOWL, eine gemeinsame Initiative der Fraunhofer-Gesellschaft und der Hochschule OWL in Lemgo, ist ein herstellerunabhängiges Industrie 4.0-Anwendungs- und Demonstrationszentrum für den Mittelstand. Unternehmen können sich dort anhand von Demonstrationen über das Nutzenpotenzial von Digitalisierungsinitiativen informieren.

In der SmartFactoryOWL lassen sich neue Technologien erproben, testen und mit Unterstützung eines interdisziplinären Expertenteams in Produktions- und Arbeitsprozesse integrieren. Es werden die wichtigsten Handlungsfelder der intelligenten Fabrik adressiert, beispielsweise Wandlungsfähigkeit, Ressourceneffizienz und Mensch-Maschine-Interaktion. Eine herausragende Rolle spielen dabei intelligente technische Systeme.

Wir sind davon überzeugt, dass sich neue Methoden und Technologien an ihrer Praxistauglichkeit auf dem Hallenboden messen lassen müssen. Auf dem Campus der Hochschule OWL in Lemgo inmitten einer der wichtigsten Maschinenbauregionen Deutschlands gelegen, ist die SmartFactoryOWL als Industrie 4.0-Kompetenzzentrum daher gleichzeitig reale Produktionsumgebung und praxisrelevante Versuchs- und Demonstrationsplattform für die Wissenschaftler und Ingenieure der beteiligten Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen sowie eine herausragende Lernumgebung für Studierende der ingenieurwissenschaftlichen Fachrichtungen.

Insbesondere für produzierende Unternehmen besteht darüber hinaus die Möglichkeit, in der SmartFactoryOWL eigene Pilotanlagen aufzubauen, diese mit Industrie4.0-Lösungsbausteinen auszustatten und zu testen, Mitarbeiter zu qualifizieren und die vorhandene Forschungsinfrastruktur zu nutzen.

Im Rahmen von „it’s OWL – Spitzencluster Intelligente technische Systeme OstwestfalenLippe“ werden auf 2.000 m² Nutzfläche Lösungen für die Industrie 4.0 erforscht, entwickelt und in die Unternehmen integriert.

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Praxisnahe Lösungen für Industrie 4.0-Szenarien mittels smarter Systeme
FIR-Innovation-Labs

Die FIR-Innovation-Labs sind Inkubatoren und Katalysatoren innovativer IT ­Lösungen im Rahmen des „Clusters Smart Logistik“ an der RWTH Aachen und bündeln die technologische Expertise innerhalb des Campus-Netzwerks, um aktuelle betriebliche Herausforderungen zu lösen. Die Lösungen werden durch die Kombination von Informationstechnologien und agiler Methodik konzipiert, integriert und prototypisch oder in Realumgebung validiert.

Das FIR betreibt anwendungsorientierte Forschung zur Betriebsorganisation mit den thematischen Schwerpunkten Informationsmanagement, Dienstleistungsmanagement, Produktionsmanagement und Business-Transformation. Die Grundlage der Forschungs- und Industrieprojekte sind praxisrelevante Probleme und deren konkrete Lösung in Form von neuen Ansätzen und Konzepten, Demonstratoren und Geschäftsmodellen mittels IT.

Das Cluster Smart Logistik mit seinen Innovation-Labs und der angeschlossenen Demonstrationsfabrik greift dabei die Herausforderung auf, Konzepte und Lösungsansätze für unterschiedliche Anspruchsgruppen verständlich darzustellen und somit komplexe Zusammenhänge in Logistik, Produktion, Energie, Mobilität und Dienstleistung erlebbar und erforschbar zu machen. Dazu werden die Gesamtheit von inner- und überbetrieblichen Waren- und Informationsflüssen sowie der Austausch von Dienstleistungen in einer einzigartigen Versuchs- und Demonstrationslandschaft betrachtet. Im Vordergrund steht dabei, die Lücke zwischen anwendungsorientierter Forschung und deren Umsetzung zu schließen und die Tragfähigkeit sowie Praxistauglichkeit der in Projekten entwickelten Konzepte sicherzustellen.

Im Smart-Systems-Innovation-Lab des FIR werden nicht nur die Werkzeuge zur Generierung innovativer Ideen und Konzepte bis hin zur prototypischen Integration bereitgestellt, sondern auch die Expertise verschiedener Studienrichtungen, Branchen und Wertschöpfungsstufen an einem Ort gebündelt. Integratoren, Hard-­ und Softwareanbieter, Sensorhersteller und andere Partner diskutieren, erforschen und erproben neue Komponenten und Lösungsalternativen.

Das Smart-Systems-Innovation-Lab bildet hierbei den Inkubator neuer Ideen und katalysiert deren Umsetzung durch das umfangreiche Partnernetzwerk, was sich in einem breiten Leistungsangebot niederschlägt. In der Produktionsumgebung der Demonstrationsfabrik können innovative technische Lösungen des Smart-Systems-Innovation-Labs unter realen Bedingungen im Live­-Betrieb getestet werden. Innovative Lösungen werden hier nicht nur im Rahmen der Prozessverbesserung, sondern auch in Form von Demonstratoren zur interaktiven Vermittlung aktueller Forschungsergebnisse entwickelt, um Experten wie Öffentlichkeit am gewonnenen Wissen teilhaben zu lassen.
In der Testumgebung des Smart-Systems-Innovation-Labs können in Ergänzung der oben genannten Tätigkeiten aktuelle Technologien hautnah erlebt und ausprobiert werden. Diese Möglichkeit wird im Rahmen der Fachkräfteweiterbildung des FIR und in Themenseminaren genutzt, um zukünftige Anwender auch mit abstrakten IT-­Lösungen vertraut zu machen. Mittels kreativer Modulbaukästen können in kürzester Zeit verschiedene Anwendungsszenarien nachgestellt und neue Lösungsideen direkt im Vor-­Ort-­Workshop getestet werden.

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Interoperabilität für die Fabrik 4.0 auf Basis existierender Industriestandards
PLUG and WORK

In der Industrie 4.0 sind intelligente Anlagenkomponenten, Maschinen und Anlagen sowie IT-Systeme miteinander vernetzt, so dass jede Komponente der Fabrik über die relevanten »Partner« mit ihren Fähigkeiten informiert ist. Tatsächlich existieren aber heute auf jeder Ebene der Fabrik diverse heterogene Softwaresysteme mit meist proprietären Schnittstellen, die bei jeder Änderung manuell angepasst oder umprogrammiert werden müssen. Sie sind damit aufwendig und fehleranfällig. Softwareänderungen ergeben sich beispielsweise aufgrund von eingebetteter Software in Feldgeräten, die über den Feldbus verbunden sind, z. B. in Sensoren, Aktoren, Antrieben, Ventilen, etc., an der steuernden Software von Maschinen und Anlagen, z. B. speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPSen), an der Informationstechnik, die den unmittelbaren Anlagensteuerungen überlagert ist (Manufacturing Execution Systeme – MES). Ziel unserer Arbeiten ist es, PLUG and WORK-Fähigkeit in den produktionsnahen Softwarekomponenten durchgängig über die verschiedenen Ebenen der Fertigungshierarchie zu ermöglichen, und zwar unter Nutzung offener Standards, die bereits heute in der Industrie eingesetzt werden. Wir können schon heute Konfigurationsdaten von Geräten und Anlagen auslesen, in ein standardisiertes Format überführen und daraus alle relevanten Informationen zur automatischen Konfiguration von Leitsystemen und deren Visualisierung ableiten. Das Engineering von Leitsystemen kann bis hin zur Generierung von Prozessführungsbildern mit allen relevanten Anbindungsinformationen automatisiert werden. Dazu nutzen wir CAEX (Computer Aided Engineering Exchange) bzw. AutomationML™ und OPC-UA. In einem »Companion Standard« beider Organisationen (OPC Foundation und AutomationML e.V.) ist beschrieben, wie ein AutomationML-Modell in das Informationsmodell eines OPC-UA-Servers überführt wird.

Mehr Informationen unter: www.plugandwork.fraunhofer.de

 

Vernetzte Steuerungstechnik in der Produktion
Modellfabrik im Labor für Steuerungstechnik

Die Modellfabrik im Labor für Steuerungstechnik der FH Münster besteht aus sieben miteinander vernetzten Stationen, deren Zusammenspiel einen Produktionsprozess (Herstellung, Sortierung, Palettierung, Hochregal, Fertigung, Qualitätskontrolle) nachbildet.
Neben der Vernetzung der einzelnen Stationen untereinander wurde eine Webanbindung realisiert. Diese Anbindung dient aktuell für Ferndiagnosen und bietet eine Basis für zahlreiche Erweiterungsmöglichkeiten aus dem Themenfeld der Industrie 4.0.
Die Anlage ist vollständig aus industriellen Komponenten aufgebaut und erlaubt somit praxisnahe Lehr- und Forschungsaktivitäten.

Forschung, Produktion, Weiterbildung
Demofabrik Aachen

Die Demonstrationsfabrik ist zentraler Bestandteil des Clusters Smart Logistik auf dem RWTH Aachen Campus und dient als reales experimentelles Umfeld für Industrie 4.0. Die Einzigartigkeit der Forschungsinfrastruktur besteht in der Möglichkeit, einen realen mittelständischen Fabrikbetrieb in seiner gesamten Komplexität von der Geschäftsprozess- bis auf die Ausführungsebene zu untersuchen. In diesem Umfeld werden Ansätze und Lösungen der Industrie 4.0 in enger Kooperation mit Industrie- und Forschungspartnern entwickelt, implementiert und im realen Betrieb erprobt.

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