Die Industrie-4.0-Legoautoproduktion ist ein Demonstrator für die flexible Fertigung, wie sie mit der 4. Industriellen Revolution Alltag werden soll.
Die einzelnen Produktionsstationen sind nicht statisch zu einer Produktionslinie verbunden, sondern können während des Betriebes an verschiedenen Positionen des Transportsystems eingefügt werden. Dadurch ist es möglich, entsprechend der Auftragslage mehrere gleiche Stationen parallel zu betreiben, um schneller produzieren zu können oder mehrere Produktvarianten mit verschiedenen Stationen herzustellen.
Nach der letztjährigen Erweiterung des Demonstrators um einen I4.0-Lkw wurde er dieses Jahr um weitere Produktionsstationen erweitert. Diese ermöglichen einen flexibleren Produktionsablauf und unterschiedlichere Produkte.
Damit genügend Platz für die neuen Stationen vorhanden ist, wurde auch eine weitere Transportstation realisiert, welche mittels eines Transportroboters an die ursprüngliche Transportstation angebunden ist.
Dieser Demonstrator wurde durch die Spende des Vereins der Freunde und Förderer des IAS ermöglicht.
Zukunft en miniature
Ein Demonstrator aus Lego-Bausteinen verdeutlicht das Potenzial der Industrie 4.0
In der Ausgabe 9/2017 des Magazins FORSCHUNG LEBEN der Universität Stuttgart schreibt Michael Vogel dazu:
Prof. Michael Weyrich und sein Team bauen Autos – aus roten und blauen Lego-Bausteinen. Besser: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler lassen bauen. Von ihrer elektrisch angetriebenen Produktionsanlage.
Die besteht übrigens ebenfalls aus Lego. Es gibt zwei Lager-Stationen, zwei Platzier-Stationen, zwei Press-Stationen und mehrere Transportsysteme inklusive mobilem Transportroboter. Mit dieser Miniatur-Nachbildung einer hochkomplexen Automobilproduktion lassen sich zwei Fahrzeuge – ein blaues und ein rotes – gleichzeitig herstellen, ohne dass sich die beiden Produktionsprozesse gegenseitig ins Gehege kommen.
Die Lego-Fabrik wurde von Weyrichs Team in den vergangenen Jahren entwickelt: Sie ist alles andere als eine Spielerei, sondern Demonstrator für eine ausgeklügelte Software. „Unser Modell ist ein ernsthaftes Forschungsprojekt“, betont denn auch Weyrich, der Leiter des Instituts für Automatisierungstechnik und Softwaresysteme an der Universität Stuttgart ist. Die einzelnen Stationen der Mini-Fabrik können sich über Softwareagenten ad hoc miteinander vernetzen. Solche Agenten sind an sich keine Neuerfindung, aber bislang in der industriellen Praxis nicht erforderlich gewesen. Es handelt sich um Programme, die genau spezifizierte Aufgaben eigenständig und autonom bewältigen können. „Das Zusammenspiel der Agenten kann man sich wie auf einem Marktplatz vorstellen“, erklärt der Ingenieur. „Der Agent eines geplanten Fahrzeugs nimmt mit den Lego-Fertigungsinseln Kontakt auf, klärt selbstständig, welche Station gerade verfügbar wäre und ob die richtigen Bausteine da sind.“ Der Agent, der das Produkt vertritt, verhandelt somit selbst die beste Route durch die Fertigung. Ist eine Station ziemlich ausgelastet, wird die Fertigung teurer, dagegen bietet eine Station im Leerlauf ihre Dienste per Agent günstig an, um ihre Auslastung zu steigern. Wie das Auto nachher aussehen soll, lässt sich vor Beginn der Fertigung am Tablet festlegen.
Der Vorteil für den Betreiber einer solchen Fabrik ist die Flexibilität. „Man muss nicht mehr vorab in der Produktionssteuerung den genauen Ablauf für verschiedene Fahrzeugvarianten festlegen, sondern kann flexibel auf Bedarfsschwankungen reagieren“, sagt Weyrich. Dank dieses Industrie 4.0-Konzepts lassen sich Fahrzeugvarianten sehr individuell produzieren, egal wie die Ausstattung aussehen soll. Die Fabrik passt sich rasch und problemlos an neue Anforderungen an – sie wird adaptiv, agil und lernfähig.
Michael Vogel