Methodenprojekt für die Entwicklung eines Smart Services zur vorausschauenden und proaktiven Produktionsplanung und -steuerung mit Hilfe von KI-Methoden (Predictive Scheduling)

Cyber-Physical-Production-System, Predictive Scheduling, Smart Service Lab , Industrie 4.0

Hochschule Bielefeld
Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik
Schulstr. 10

33330 Gütersloh

Projektbeteiligung

MIT Moderne IndustrieTechnik GmbH & Co. KG

Laufzeit
01.11.2019 – 30.06.2023

Projektförderung
OP EFRE.NRW Forschungsinfrastrukturen

Kurzbeschreibung

In diesem Projekt soll eine Pilotanwendung für das beantragte Smart Service Lab geschaffen werden. Der zu entwickelnde Smart Service soll in der Lage sein, ein Cyber-Physical-Production-System möglichst autonom im Hinblick auf die Kundenbedarfe zu steuern und vorrausschauend auf mögliche Störungen im Prozessablauf zu reagieren. Dazu werden am Center for Applied Data Science Gütersloh (CfADS) neben der im Aufbau befindlichen vollautomatischen IoT-Factory auch manuelle Montageschritte in den Demo-Prozessablauf integriert und so auch die Möglichkeit geschaffen, Mensch-Maschine-Schnittstellen am Shopfloor in der Interaktion mit Künstlicher Intelligenz zu erproben.

Der hier geplante Smart Service soll eine vorausschauende und proaktive Produktionsplanung und -steuerung realisieren und dafür den gesamten Datenfluss von der Datenquelle, über die Cloud, bis zurück zu den MitarbeiterInnen abbilden. Fokus ist die digitale, autonome Disposition der Produktions- und Logistikprozesse. Innerhalb der CfADS-Cloudanwendung werden dazu typische MES-Prozesse (MES: Manufacturing Execution System) virtualisiert und Planungs- und Steuerungsprozesse auf Basis von Real-Time-Daten automatisiert. Das KI-System bindet dabei neben Unternehmensdaten eine Vielzahl heterogener Datenquellen ein, um nicht nur reaktiv, sondern vorausschauend handeln zu können (Predictive Scheduling).

MIT möchte im Rahmen des Projektes die Planung und Steuerung seiner operativen Fertigungsprozesse digitalisieren und automatisieren, um so dem Industrie 4.0 Paradigma folgend Effizienz und Effektivität der Prozesse zukunftssicher zu gestalten. MIT bringt somit die praktische Problemstellung und das Erprobungsfeld für die erarbeiteten Lösungen in das Projekt ein. Dabei reicht die Vielfalt der zu vernetzenden Montagearbeitsplätze von einfachen Handmontageplätzen für leichte, sich wiederholende Tätigkeiten über Arbeitsplätze an denen aufwendige und einmalige Anpassungen vorgenommen werden bis hin zu komplexen Montageinseln mit mechanischen und elektrischen Installationen.

In der mechanischen Fertigung besteht die Herausforderung darin, serienoptimierte Fräsmaschinen und flexible Bearbeitungsmaschinen für den Muster- und Prototypenbau optimal zu synchronisieren. Des Weiteren verfügt die Firma MIT über eine Schweißerei, die räumlich getrennt von der restlichen Fertigung optimal in alle Prozesse eingebunden werden muss. Die letzte Station in der Wertschöpfungskette bildet die Logistikabteilung, die aufgrund der unterschiedlichen Produkte mit Sondermaßen, kundenspezifischen Verpackungseinheiten und/oder empfindlichen Bauteilen sehr flexibel im Tagesgeschäft reagieren muss. Erprobt wird der neue Smart Service im Projekt auch an realen Fertigungs- und Montageprozessen der MIT Moderne IndustrieTechnik GmbH & Co. KG.