Kybernetische Fertigungssteuerung

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Kybernetische Fertigungssteuerung

Derzeit stellen die ständig wachsende Marktdynamik und der Trend zu komplexen Arbeitszusammenhängen Unternehmen vor eine große Herausforderung. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, ist es nötig, eine intelligente und verzweigte Produktionsstruktur zu etablieren. Laut einer Studie der Staufen AG sind sich die Unternehmen einig, dass vor allem das sogenannte Shopfloor-Management, welches die operative Führung an den Ort des Geschehens auslagert, einen wichtigen Schritt hin zur benötigten Transparenz im Produktionsprozess, zu Echtzeitdatenverarbeitung und kurzen Kommunikationswegen darstellt. Eine solche Auslagerung bringt allerdings diverse Anforderungen an die Struktur der Fertigungssteuerung mit sich. Besonders im Hinblick auf die Fähigkeit zur Selbstgestaltung, Adaptivität und Echtzeitfähigkeit erweist sich die Klassifizierung der Fertigungssteuerung als lebensfähiges System als sinnvoll. Darüber hinaus legt diese Systembeschreibung den Grundstein für eine selbstoptimierende Steuerungseinheit, welche das Kernstück einer Smart Factory der Zukunft darstellt.

Umsetzung

Die Anforderungen für eine kybernetische Fertigungssteuerung wurden zum einem zusammen mit den Konsortialpartnern erhoben aber gleichzeitig auch durch die Untersuchung „Produktion am Standort Deutschland“ festgelegt. Zielsetzung war es, allgemeingültige Anforderungen abzuleiten, die den Rahmen für eine kybernetische Fertigungssteuerung aufspannen. Auf dieser Basis wurde mit Hilfe des Viable System Model eine Struktur entwickelt, die die Möglichkeit bietet, hochauflösende Daten vom Shopfloor aufzunehmen, zu verarbeiten und anschließend daraus jeweiligen Schlüsse zu ziehen. Mit Hilfe kaskadierter Regelkreise wurden die Informationsflüsse zwischen allen Entitäten der Produktion erfasst und systematisiert. Zielsetzung war es abschließend eine robuste und stabile Struktur aufzubauen, die möglichst viele Freiheitsgrade ermöglicht und sich dynamisch anpassen lässt, gleichzeitig aber dem Gesamtziel „Liefertermintreue“ folgt.

Nutzen

Die Analyse hat gezeigt, dass Steuerungs- und Ausführungsprozesse der Fertigung mit einem großen Informations- und Weisungsfluss verbunden sind. Durch die kybernetische Fertigungssteuerung auf Basis kaskadierter Regelkreise wird den autonom agierenden Einheiten die Möglichkeit gegeben, in einem gewissen Entscheidungsspielraum Entscheidung zutreffen, ohne dabei die Gesamtzielsetzung zu verletzen. Durch den dadurch hervorgerufenen gesteigerten Informationsaustausch und die Filterung von relevanten Informationen für die jeweils zuständige Einheit kann die Komplexität signifikant reduziert und die Produktivität gesteigert werden.

Ausblick

Die erarbeiteten Forschungsergebnisse werden im Rahmen der Demonstrationsfabrik Aachen sukzessive umgesetzt und bilden die Grundlage für weitere Forschungsvorhaben.

Beteiligte

FIR RWTH Aachen
WZL RWTH Aachen


Projektbericht

s. Abschnitt 2, 3.1