Intelligente Sensoren von Fraunhofer

Mit Industrie 4.0 wird die Produktion immer individueller. Das Ziel ist Losgröße eins. Mit Hilfe kognitiver Sensorik will das Fraunhofer IIS einen Beitrag dazu leisten.

Mit Industrie 4.0 wird die Produktion immer individueller. Das Ziel: Losgröße eins. Dafür müssen Prozesse verzahnt und mit anwendungsspezifischen Daten versorgt werden. Fraunhofer entwickelt dafür eine kognitive Sensorik.

Noch bestimmt die industrielle Massenproduktion das Warenangebot. Doch künftig sollen Produkte individueller werden. Ziel ist Losgröße eins – also das kundenspezifische Einzelstück. In der Automobilproduktion nähert man sich dem längst an. Schon heute werden Fahrzeuge nach Kundenwunsch zusammengestellt. Doch für die Produktion bringt das viele Herausforderungen: Bauteile müssen identifiziert und lokalisiert werden, Maschinen und Systeme untereinander und mit ihren menschlichen Kollegen kommunizieren. Das erfordert eine Anwendungslogistik, die Entscheidungen und Vorgänge steuert. Auf der Hannover Messe will das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS eine entsprechende Lösung am Beispiel einer Motormontage zeigen. Dabei gibt es verschiedene Ansatzpunkte, die von der Lokalisierung der Flurförderzeuge für eine Verbesserung der Lagerabläufe und der Anlieferung des Motors an die korrekte Station bis zur Zustandsüberwachung von Maschinen reichen. Zudem wird die Montage mit einem intelligenten WerkzeugTracking, smarten Behältern und Kommissioniersystemen unterstützt.

Grundlage des Ganzen ist die datenbasierte Optimierung von Arbeitsprozessen. So lassen sich Daten, die über kognitive Sensorsysteme gesammelt werden, beispielsweise dazu nutzen, die Supply Chain automatisiert zu steuern und zu überwachen. Erste Pilotprojekte laufen laut Fraunhofer mit BMW, Siemens und anderen Partnern. Diese wollen, wie es heißt, Teile ihrer Fertigung und ihrer Logistik mit digitalen Technologien ausstatten, um ihre Mitarbeiter gezielt durch Assistenzsysteme in der Interaktion mit der Maschine zu unterstützen. „Mit kognitiver Sensorik wird der digitale Wandel konkret umsetzbar“, erklärt Albert Heuberger, geschäftsführender Leiter des Fraunhofer IIS. Diese Systeme seien die Nervenzellen des Industrial Internet of Things. „Sie erfassen die Messwerte nicht nur, sondern werten sie direkt aus, treffen Entscheidungen durch intelligente Schlussfolgerungen und leiten sie bedarfsgerecht weiter.“Zudem setzt kognitive Sensorik auf den Einsatz und die Integration von maschinellem Lernen, um die richtigen Daten an der richtigen Stelle zur richtigen Zeit für die richtige Anwendung bereitzustellen.

Intelligente Behälter ordern Nachschub

Ein Anwendungsfall hierfür sind intelligente Behälter. Diese wissen genau, wo sie sich befinden und wie es um ihren und den Zustand der Teile steht. Bei Bedarf ordern sie abhängig vom Füllstand automatisch Nachschub. Damit lässt sich ein genereller Zielkonflikt lösen: Einerseits sollen die Werke in der Montage alle Teile griffbereit haben, um einen Stillstand der Produktion zu vermeiden. Andererseits sollen nicht unnötig Teile vorgehalten werden, da dies die Lagerkosten in die Höhe treibt. Zur energieeffizienten Kommunikation der Behälter hat Fraunhofer die drahtlose Sensornetztechnik „s-net“entwickelt: Darüber kommunizieren die Behälter untereinander und mit der Infrastruktur. Über ein dynamisches Display geben sie ihre Informationen an den Mitarbeiter weiter. So informieren sie beispielsweise darüber, wann der nachbestellte volle Behälter eingetroffen ist. Die von den Behältern erfassten Daten werden in der Cloud gesammelt und stehen dort für Big-Data-Analysen zur Verfügung. Mittels induktiver Nahfeldortung lässt sich zudem überprüfen, ob der Mitarbeiter wirklich in die richtige Kiste gegriffen hat und wo er das nächste zu verbauende Teil findet.