Digital Process Engineering

Die zunehmende Anforderung nach flexibler Fertigung von kleinen Stückzahlen stellt insbesondere für KMUs eine große Herausforderung dar, da gerade in diesen Unternehmen die Produktions- und Montageprozesse noch vielfach ohne digitale Entwurfsmethoden geplant und umgesetzt werden.

In dem Vorhaben GEMINI werden Werkzeuge und Methoden für ein Digital Process Engineering geschaffen. Ausgehend von Prozessmodellen für einen Produktions- oder Montageprozess soll automatisiert eine maschinenlesbare, ausführbare Prozesslogik für Smart Tags generiert werden. Diese steuert zusammen mit Kontextwissen und Sensordaten der Umgebung selbstständig die einzelnen Schritte im Ablauf.

Digitaler Prozesszwilling in der Produktion

Es entsteht ein digitaler Prozesszwilling, mit dem der Produktionsprozess durchgängig softwaregestützt entwickelt, vor dem Einsatz simuliert und getestet sowie anschließend direkt in der Fertigung zum Einsatz gebracht werden kann.

Smart Tags mit Methoden des Digital Process Engineering

Im Vorhaben wird der Ansatz eines Smart Tags verfolgt. Dies ist ein eingebettetes System welches Anwendungs- bzw. Prozesslogik verarbeitet und mit der Umgebung interagieren sowie drahtlos kommunizieren kann. Dies erlaubt einen flexiblen Einsatz in einer Produktion. Durch Methoden des Digital Process Engineering kann der Produktionsprozess softwaregestützt geplant, simuliert und angepasst werden.

Heute eingesetzte Tags dienen primär der Identifikation (z.B. RFID) oder Lokalisierung (z.B. BLE-Tags, UWB-Tags). Sie besitzen keine Prozesslogik, wodurch sie nicht in der Lage sind, den Produktionsprozess selbstständig zu überwachen, zu steuern und zu beeinflussen. Die Steuerung geschieht stattdessen entweder durch ein zentrales System oder durch manuelle Planung.

Für die Verbindung der beiden Welten – softwaregestützter Entwurf und flexibler Einsatz in der Produktion - braucht es eine Durchgängigkeit vom Modell bis zum Code auf dem Smart Tag.

Innovative Einsatzmöglichkeiten

Erst eine durchgängige Werkzeugkette kann es produzierenden Unternehmen ermöglichen, Smart Tags mit produktspezifischer Prozesslogik einfach und kostengünstig in den Einsatz zu bringen und damit den Produktionsprozess zu optimieren sowie dessen Planung zu beschleunigen:

produktspezifische Unterstützung des Werkers: Das Smart Tag übermittelt dem Werker, welche Arbeitsschritte durchzuführen sind und welche Werkzeuge und Werkzeugeinstellungen dafür nötig sind.
Unterstützung bei der Auswahl von Materialien: Smart Tags können direkt und dezentral Pick-by-Light Systeme an Entnahmeregalen ansteuern. Lichtzeichen weisen so den Werker auf den Regalplatz zur Entnahme des z.B. richtigen Schraubentyps hin.
Steuerung von Maschinen und Werkzeugen: Smart Tags können – abhängig von Produkt und Arbeitsschritt – Maschinen ansteuern und Maschineneinstellungen anzupassen.
Qualitätssicherung und Rückverfolgbarkeit: Auf dem Smart Tag erfolgt gleichzeitig eine Dokumentation der ausgeführten Arbeitsschritte
Abarbeitung eines flexiblen Arbeitsplans: Prozesslogik auf dem Smart Tag ermöglicht dem Werkstück selbstständig zu entscheiden, in welcher Reihenfolge und auf welchen Maschinen anstehende Arbeitsschritte ausgeführt werden sollen.

Die durchgängige Werkzeugkette zur Modellierung und Ausführung von Prozessen auf Smart Tags ermöglicht auch die Unterstützung einer Vielzahl weiterer Prozesse. So lassen sich Abläufe in Lager und Logistik mit Smart Tags optimieren, auch in der chemischen Industrie und im medizinischen Bereich bestehen vielfältige Anwendungen. Ein Beispiel hierfür ist die Unterstützung von Prozessen rund um Blutprodukte (Nachverfolgung), Lagerung (Kühlkettenüberwachung, Warnung) bis zur Verwendung am Patienten.

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