Mediendienst der Fraunhofer-Gesellschaft vom Oktober 2011

Neue Produkte kommen in immer kürzeren Abständen auf den Markt. Die Folge: Die Waren werden mit Produktionsanlagen und IT-Systemen gefertigt, die ursprünglich für die Herstellung ganz anderer Modelle vorgesehen waren. Entwickler wollen die Fabrik smarter machen, so dass sie auf Änderungen eigenständig reagiert.

Wenn von DNA die Rede ist, denkt man sofort an Biologie und Lebewesen. Denn das DNA-Molekül, das in jeder Zelle steckt, enthält den verschlüsselten Bauplan von Menschen, Tieren oder Pflanzen. Doch auch eine Fabrik besitzt einen solchen Masterplan. Jeder moderne Produktionsbetrieb ähnelt mit seiner komplexen Struktur einem lebenden Organismus. Und genau wie in der Biologie sind alle Komponenten miteinander verknüpft und müssen aufwändig koordiniert werden. Das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB in Karlsruhe ist nun – gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten IPA in Stuttgart und IPT in Aachen – angetreten, die »Fabrik-DNA« zu entschlüsseln.

Hinter dem griffigen Schlagwort stehen handfeste Ziele: Es geht darum, die Kosten zu senken, die bei Veränderungen von Produkten oder Maschinen entstehen. Denn bisher klappt das Zusammenspiel der einzelnen Bausteine einer Fabrik noch nicht optimal. Das zeigt sich vor allem dann, wenn ein neues Produkt hergestellt werden soll, etwa ein Automodell. Sogar das Hinzufügen eines Manipulators in eine Produktionsstraße oder auch nur ein Update des Betriebssystems machen Ärger, weil sich jede Änderung auf den gesamten Betrieb auswirkt. Was fehlt, sind intelligente Verknüpfungen zwischen den Komponenten: den hergestellten Produkten, den fertigenden Produktionsanlagen und den steuernden IT-Systemen. Hier setzen die Experten vom IOSB an. Mit neuen Schnittstellen wollen sie die Fabrik smarter machen, so dass sie auf Änderungen eigenständig reagiert. Dabei profitieren die Forscher von ihrer jahrelangen Erfahrung mit Softwarelösungen für Fabriken. Sie arbeiten vor allem mit der Daimler AG zusammen. In den Fertigungshallen für den C-Klasse-Mercedes läuft das Produktionsleitsystem »ProVis.Agent«, das rund 2000 Maschinen steuert.

Es geht primär darum, die Produktionsanlagen und die IT-Systeme intelligent zu verknüpfen. Wenn heute das Produkt wechselt, wird zunächst die Produktionsstraße neu zusammengestellt. Erst danach folgt die Konfiguration des IT-Systems. Dazu müssen die Daten jeder Maschine, die zur Straße gehört, von Hand in den Rechner eingegeben werden. Weil es sich dabei um eine Vielzahl kryptischer Zeichenkombinationen handelt, ist die Arbeit langwierig und fehleranfällig. »Und den Fehler merkt man erst, wenn die Anlage läuft«, sagt IOSB-Bereichsleiter Dr. Olaf Sauer. Der Forscher und sein Team haben einen eleganteren Weg gefunden: Ein Mitarbeiter steckt einen Datenstecker ein, und die Sache ist erledigt – »Plug-and-work« heißt das Zauberwort. Das ist wie beim heimischen Computer. Wer früher ein Periphergerät anschließen wollte, musste den entsprechenden Treiber installieren. Heute genügt es, einen USB-Stecker einzustöpseln. Das neue Gerät kommuniziert darüber mit dem PC und beschreibt sich selbst. In der modernen Fabrik soll es ähnlich zugehen, auch wenn dort alles komplizierter ist. So gibt es viele unterschiedliche Maschinen von verschiedenen Herstellern. Und von einer standardisierten Software oder auch nur einer einheitlichen Software-Sprache ist die Sparte weit entfernt. Die Forscher haben deshalb einen digitalen Dolmetscher erfunden und patentieren lassen. Der übersetzt die jeweiligen digitalen Gerätebeschreibungen in die genormte Maschinensprache CAEX (Computer Aided Engeneering Exchange). Diese Daten landen auf einem speziellen Datenspeicher, den das Institut ebenfalls zum Patent angemeldet hat. »Die beiden Komponenten genügen, um die einfache Steckerlösung zu verwirklichen. Wenn die Daten darüber fließen, entwirft der Rechner ein Prozessführungsbild der neuen Fertigungsstraße, ganz ohne Hilfe«, sagt Sauer. Dass das Verfahren funktioniert, haben die Informatiker bereits auf einer kleinen Modellanlage mit vier Komponenten – zwei Transportbändern, einem Drehtisch und einem Prüfgerät – gezeigt. An der ersten konkreten Anwendung wird bereits gearbeitet.

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