Schneller, flexibler, effizienter: Das steht auf der Wunschliste der Automobilindustrie bei der Entwicklung eigener Produktionssysteme ganz oben. Um dies zu erreichen, benötigen die Fabriken von heute eine neue technologische Grundlage. Genau das haben sich die Teilnehmer des Forschungsprojektes „Software-defined Manufacturing für die Fahrzeug- und Zulieferindustrie (SDM4FZI)“ vorgenommen. Unter Leitung von Bosch, dem ISW der Universität Stuttgart und WBK-Instituts für Produktionstechnik des KIT wollen insgesamt 30 Unternehmen in den kommenden drei Jahren die Grundlagen für eine softwaredefinierte Produktion erarbeiten. Das Ziel: Einzelne Komponenten bis hin zu ganzen Fabriken lassen sich flexibel durch Software planen, steuern und verändern. Das ebnet der Automobilindustrie den Weg zu mehr Varianten und schnelleren Modell- und Produktwechseln. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert das Forschungsprojekt mit rund 35 Millionen Euro.
Referenzmodell für Produktionsnetzwerke
Bei der Entwicklung des Referenzmodells liegt der Fokus auf der Digitalisierung bestehender und zukünftiger Zuliefernetzwerke in der Fahrzeug- und Zuliefererindustrie. Hierfür werden bestehende Standards und offene Datenmodelle aus den Bereichen der Produktionsmittel und -systeme, des Life Cycle Managements, der Produkt- und Qualitätsmodelle sowie der Produktionsprozesse analysiert. Übergeordnetes Ziel des Arbeitspaketes ist es durch die geeignete Komposition etablierter und Abstraktion konkurrierender Modelle eine konsistente Abbildung mit Referenzcharakter über die gesamte Lieferkette hinweg zu ermöglichen. Die Abbildung im Referenzmodell gliedert sich in unterschiedliche Teilmodelle oder Verwaltungsschalen, um die jeweiligen Perspektiven von Werkstücken, Prozessen oder Produktionsmitteln einzunehmen. Das gesamte Modell, mit all seinen Perspektiven, befinden sich in der dreidimensionalen Darstellung des Referenzarchitekturmodells Industrie 4.0 (RAMI 4.0) nach DIN/SPEC91345 auf dem Information Layer und bilden diese Ebene in Ihrer Gesamtheit für die darzustellenden Anwendungsfälle im Zuliefernetzwerk voll aus.
Konsistente Datennutzung und -rückführung
Digitale Zwillinge, die unterschiedliche Aspekte von Produktionsnetzwerken betrachten und in simulierbarer Form abbilden, basieren somit nicht länger nur auf den statischen Informationen des Produktdesigns und Engineering Prozesses, sondern direkt auf demselben übergeordnete Informationsmodell und erweitern dieses um die für sie relevanten Parameter. Digitale Schatten, die das Modell im Betrieb dynamisch um Prozessparameter, beispielsweise Produktionsdaten, anreichern greifen auf das erweiterte Informationsmodell zurück und ermöglichen so eine lückenlose und konsistente Protokollierung über den gesamten Lebenszyklus, vom ersten Entwurf über die Simulation und Inbetriebnahme bis in die Produktion und darüber hinaus. Ein zentraler Datenknoten, in dem das Modell verwaltet wird, bildet die programmatische Grundlage der gemeinsamen Datenbasis. Alle Prozessschritte entlang der Lieferkette beziehen aus dieser, gemeinsamen Datenbasis ihre (Teil-) Modelle und führen Modelländerungen in den zentralen Datenknoten zurück.
Modelladaption und Modellierungsnetzwerk
Nachträgliche Änderungen in vorgelagerten Prozessschritten, beispielsweise die Detaillierung eines Modells, können, basierend auf der gemeinsamen Datenbasis, direkt in nachgelagerte Prozessschritte übernommen werden. Je nach Art der Realisierung ist die Modelladaption möglich, ohne dass dabei erneute manuelle Aufwände nötig werden. Auf diese Weise wird der Informationsfluss während der Modellgenerierung aufgebrochen, der sich heute noch oft am Wasserfallmodell der klassischen Prozesskette orientiert. Die sich ergebende Art der Modellgenerierung erfüllt die sich wandelnden Anforderungen der im Projekt angestrebten Produktionsnetzwerke, in denen nicht länger sequenzielle, sondern vermehrt parallelisiert gearbeitet und nicht länger unidirektional, sondern vermehrt bidirektional nicht länger nur entlang, sondern auch quer zur Prozesskette kommuniziert wird.
