In vielen Fabriken geht es sehr ordentlich zu: Ein Teil nach dem anderen wird am Fließband zusammengesetzt, bis das Produkt fertig ist. Es gibt aber auch Betriebe, da sieht es ungefähr so aus wie auf dem Schreibtisch eines äußerst kreativen Menschen, der jedoch mit der Organisation seine liebe Not hat, sagt Eckhard Hohwieler vom Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen in Berlin.
"Branchen, die einen hohen Teilemix haben, die sehr flexibel von heute auf morgen ganz unterschiedliche Aufträge durchschleusen müssen, teilweise chaotische Fertigung und chaotische Lagerhaltung haben, wo eben nicht alles in sehr starre Abläufe gepresst ist. Dafür wollen wir die Hilfsmittel schaffen, damit sich in einem gewissen Spielraum alles selbst optimierend regelt."
Das ist das Ziel des Forschungsprojekts "Selbstorganisierende Produktion". Wo es schwierig ist, den Überblick zu bewahren, sollen sich die einzelnen Elemente in der Fertigung direkt miteinander absprechen. Hohwieler:
"Beispielsweise kann eben ein Rohteil auf Grund seines Zwischenbearbeitungsstandes in die Maschinenumgebung rufen: Wer kann den nächsten Bearbeitungsschritt, eine Bohroperation, an mir ausführen? Die Maschinen kennen auf Grund der Kenntnis des Zustands ihrer Werkzeuge die Möglichkeiten, die sie haben, und sagen: Ich könnte das in fünf Minuten machen. Und entsprechend kann das Werkstück sagen: OK, ich komme zu Dir und lasse mich von Dir bearbeiten."
Das klingt wie Science Fiction, geht es doch darum, den Werkstücken, Maschinen und Fahrzeugen sozusagen Leben einzuhauchen: Sie kennen ihren eigenen Zustand und wissen, was als nächstes zu geschehen hat; diese Information rufen sie in die Fabrikhalle und horchen auf Antwort; und schließlich begeben sie sich selbstständig an die Stelle, wo ihren Bedürfnissen am Ehesten Rechnung getragen wird. Technische Bauteile sollen also autark handeln. Das versuchen die Wissenschaftler mit Hilfe so genannter Funk-Sensorknoten zu realisieren, berichtet Fraunhofer-Forscher Michael Niedermayer.
"Ein Funksensorknoten besteht aus einer Funkeinheit. Das System kann also funken und sich untereinander unterhalten. Es hat einen Prozessorkern, auf dem Software läuft, so dass Intelligenz genutzt werden kann, um Daten zu erfassen, die über Sensoren eingelesen werden. Gleichzeitig gibt es eine eigene Energieversorgung, so dass diese Systeme über mehrere Stunden, Tagen, Wochen oder sogar Jahre funktionieren können."
In der Fachsprache heißen die Funksensorknoten auch elektronische Weizenkörner. Die werden, um im Bild zu bleiben, in der Fabrikhalle ausgestreut, sprich: die Rohware, Maschinen und vieles mehr werden mit den winzigen Sensorknoten versehen. Dann lässt sich per Funk der Fertigungsauftrag einspielen, also zum Beispiel die endgültige Gestalt eines Bauteils und die Bearbeitungsschritte, die ein Rohling durchlaufen muss. Der kümmert sich dann selbstständig um alles, wie Eckhard Hohwieler demonstriert:
"Da sehen wir gerade ein Teil, das weiter bearbeitet werden muss, das noch eine Bohrung mitbekommen muss und das mit einer Station verhandelt, die diese Aufgabe ausführen kann. Dann werden wir sehen, wie der Dialog an so einer Maschine aussieht. Dabei ist es so, dass das Werkstück der Maschine die Information mitgibt, welche Bearbeitungen auszuführen sind."
Mit einem halben Dutzend Bauteilen und vier Bearbeitungsstationen klappt das bei der Demonstrationsanlage auf der Messe bereits – meistens jedenfalls. Das ist noch weit weg vom rauen Industriealltag. Da tauchen nämlich viele Fragen auf: Wie lassen sich die Funksensoren robust genug gestalten? Was ist, wenn alle auf einmal reden? Welche Rolle kommt Menschen in einer Fabrik zu, die sich selbst organisiert? Und ist die wirklich effektiver, als mancher chaotische Betrieb heute? Genau das versprechen die Forscher ja – doch erst in zwei Jahren soll das System soweit sein, dass es in der Praxis erprobt werden kann.
"Branchen, die einen hohen Teilemix haben, die sehr flexibel von heute auf morgen ganz unterschiedliche Aufträge durchschleusen müssen, teilweise chaotische Fertigung und chaotische Lagerhaltung haben, wo eben nicht alles in sehr starre Abläufe gepresst ist. Dafür wollen wir die Hilfsmittel schaffen, damit sich in einem gewissen Spielraum alles selbst optimierend regelt."
Das ist das Ziel des Forschungsprojekts "Selbstorganisierende Produktion". Wo es schwierig ist, den Überblick zu bewahren, sollen sich die einzelnen Elemente in der Fertigung direkt miteinander absprechen. Hohwieler:
"Beispielsweise kann eben ein Rohteil auf Grund seines Zwischenbearbeitungsstandes in die Maschinenumgebung rufen: Wer kann den nächsten Bearbeitungsschritt, eine Bohroperation, an mir ausführen? Die Maschinen kennen auf Grund der Kenntnis des Zustands ihrer Werkzeuge die Möglichkeiten, die sie haben, und sagen: Ich könnte das in fünf Minuten machen. Und entsprechend kann das Werkstück sagen: OK, ich komme zu Dir und lasse mich von Dir bearbeiten."
Das klingt wie Science Fiction, geht es doch darum, den Werkstücken, Maschinen und Fahrzeugen sozusagen Leben einzuhauchen: Sie kennen ihren eigenen Zustand und wissen, was als nächstes zu geschehen hat; diese Information rufen sie in die Fabrikhalle und horchen auf Antwort; und schließlich begeben sie sich selbstständig an die Stelle, wo ihren Bedürfnissen am Ehesten Rechnung getragen wird. Technische Bauteile sollen also autark handeln. Das versuchen die Wissenschaftler mit Hilfe so genannter Funk-Sensorknoten zu realisieren, berichtet Fraunhofer-Forscher Michael Niedermayer.
"Ein Funksensorknoten besteht aus einer Funkeinheit. Das System kann also funken und sich untereinander unterhalten. Es hat einen Prozessorkern, auf dem Software läuft, so dass Intelligenz genutzt werden kann, um Daten zu erfassen, die über Sensoren eingelesen werden. Gleichzeitig gibt es eine eigene Energieversorgung, so dass diese Systeme über mehrere Stunden, Tagen, Wochen oder sogar Jahre funktionieren können."
In der Fachsprache heißen die Funksensorknoten auch elektronische Weizenkörner. Die werden, um im Bild zu bleiben, in der Fabrikhalle ausgestreut, sprich: die Rohware, Maschinen und vieles mehr werden mit den winzigen Sensorknoten versehen. Dann lässt sich per Funk der Fertigungsauftrag einspielen, also zum Beispiel die endgültige Gestalt eines Bauteils und die Bearbeitungsschritte, die ein Rohling durchlaufen muss. Der kümmert sich dann selbstständig um alles, wie Eckhard Hohwieler demonstriert:
"Da sehen wir gerade ein Teil, das weiter bearbeitet werden muss, das noch eine Bohrung mitbekommen muss und das mit einer Station verhandelt, die diese Aufgabe ausführen kann. Dann werden wir sehen, wie der Dialog an so einer Maschine aussieht. Dabei ist es so, dass das Werkstück der Maschine die Information mitgibt, welche Bearbeitungen auszuführen sind."
Mit einem halben Dutzend Bauteilen und vier Bearbeitungsstationen klappt das bei der Demonstrationsanlage auf der Messe bereits – meistens jedenfalls. Das ist noch weit weg vom rauen Industriealltag. Da tauchen nämlich viele Fragen auf: Wie lassen sich die Funksensoren robust genug gestalten? Was ist, wenn alle auf einmal reden? Welche Rolle kommt Menschen in einer Fabrik zu, die sich selbst organisiert? Und ist die wirklich effektiver, als mancher chaotische Betrieb heute? Genau das versprechen die Forscher ja – doch erst in zwei Jahren soll das System soweit sein, dass es in der Praxis erprobt werden kann.