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- 26-11-10-Potsdam
Intelligente Fertigung braucht vernetzte Systeme
Die industrielle Produktion verändert sich. Unternehmen müssen zunehmend komplexe Fertigungsnetzwerke koordinieren, unterschiedliche IT-Systeme miteinander verbinden und Informationen über mehrere Produktionsstandorte hinweg verfügbar machen.
Gerade bei global verteilten Produktionsprozessen entstehen dabei Herausforderungen: Informationen müssen zuverlässig ausgetauscht, Prozesse aufeinander abgestimmt und Entscheidungen möglichst effizient getroffen werden.
Künstliche Intelligenz bietet neue Möglichkeiten, diese Herausforderungen zu untersuchen und intelligente Steuerungskonzepte zu entwickeln.
Mit diesem Themenfeld beschäftigt sich die Universität Potsdam. Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten stehen künstliche neuronale Netzwerke (Artificial Neural Networks, ANN) und deren Einsatz zur Optimierung verteilter Fertigungsprozesse.
fischertechnik Lernfabrik 4.0: Industrielle Produktionsprozesse realitätsnah simulieren
Für die Forschungsarbeiten nutzt die Universität Potsdam die fischertechnik Lernfabrik 4.0.
Das modulare Produktionsmodell bildet industrielle Fertigungsabläufe physisch ab und ermöglicht es, einzelne Prozessschritte praktisch nachzuvollziehen. In Verbindung mit digitalen Simulationstechnologien lassen sich komplexe Produktionsszenarien untersuchen.
Der besondere Mehrwert liegt in der Verbindung von physischer und digitaler Welt: Produktionsprozesse werden nicht nur theoretisch modelliert, sondern können anhand eines realen Anlagenmodells veranschaulicht und analysiert werden.
Damit bietet die Lernfabrik eine geeignete Forschungsumgebung, um Fragestellungen rund um Automatisierung, intelligente Fertigungssteuerung und Industrie 4.0 praxisnah zu untersuchen.
Ein konkretes Forschungsszenario: Marmeladenproduktion an vier Standorten
Wie funktioniert die intelligente Steuerung verteilter Produktionssysteme in der Praxis?
Die Universität Potsdam untersucht diese Fragestellung anhand eines anschaulichen Szenarios: der Herstellung von Marmelade an vier weltweit verteilten Produktionsstandorten.
Die einzelnen Standorte verfügen über unterschiedliche IT-Systeme und müssen dennoch innerhalb eines gemeinsamen Produktionsnetzwerks zusammenarbeiten.
Die fischertechnik Lernfabrik 4.0 bildet dabei eine der vier Produktionsstationen ab. Der modellierte Herstellungsprozess umfasst mehrere aufeinanderfolgende Schritte:
• Einlagerung und Bereitstellung der Früchte
• Zuführung der Rohstoffe zur Kochmaschine
• Herstellung der Marmelade
• Abfüllung in Gläser
• Bereitstellung der fertigen Produkte
Das Beispiel verdeutlicht, wie komplex die Koordination selbst vergleichsweise einfacher Produktionsabläufe werden kann, wenn mehrere Standorte und unterschiedliche IT-Systeme beteiligt sind.
Durch die Simulation lassen sich Informationsflüsse und Prozesszusammenhänge untersuchen. Ziel ist es, Schwachstellen zu erkennen und Möglichkeiten für eine bessere Abstimmung der Produktionsstandorte zu entwickeln.
Künstliche neuronale Netzwerke als Schlüssel zur intelligenten Fertigungssteuerung
Ein zentraler Bestandteil des Forschungsansatzes ist der Einsatz künstlicher neuronaler Netzwerke.
Diese Verfahren des maschinellen Lernens können Daten analysieren, Muster erkennen und komplexe Zusammenhänge abbilden. In der industriellen Fertigung eröffnen sie damit neue Möglichkeiten für die Analyse und Optimierung von Produktionsprozessen.
Im Forschungsprojekt der Universität Potsdam geht es insbesondere darum, wie neuronale Netzwerke die Koordination verteilter Produktionssysteme unterstützen können.
Ein wichtiger Untersuchungsgegenstand sind ineffiziente Informations- und Wissensflüsse zwischen den einzelnen Standorten. Wenn Informationen nicht rechtzeitig oder nicht vollständig weitergegeben werden, kann dies die Abstimmung der Produktionsprozesse erschweren.
Die Simulation ermöglicht es, solche Zusammenhänge systematisch zu untersuchen und unterschiedliche Steuerungs- und Managementansätze miteinander zu vergleichen.
Dabei stehen nicht nur technische Fragestellungen im Vordergrund. Auch organisatorische Maßnahmen zur Verbesserung der Zusammenarbeit zwischen den Produktionsstandorten werden betrachtet.
Digitaler Zwilling und physische Lernfabrik verbinden reale und virtuelle Produktionswelten
Eine weitere Besonderheit des Forschungsansatzes ist die Verbindung der physischen fischertechnik Lernfabrik mit digitalen Simulationen und einem neuronalen Zwilling.
Während das reale Modell die Fertigungsabläufe anschaulich darstellt, können digitale Methoden genutzt werden, um komplexe Zusammenhänge abzubilden und verschiedene Szenarien zu untersuchen.
So entsteht eine Forschungsumgebung, in der sich industrielle Prozesse aus unterschiedlichen Perspektiven betrachten lassen.
Die Kombination aus physischer Modellfabrik, digitaler Simulation und künstlicher Intelligenz ist insbesondere für die Forschung an intelligenten Produktionssystemen interessant. Sie ermöglicht es, technische und organisatorische Zusammenhänge gemeinsam zu analysieren.
Was die Forschung für die Industrie 4.0 bedeutet
Die Forschungsarbeiten an der Universität Potsdam verdeutlichen, dass die intelligente Fertigungssteuerung weit über die Automatisierung einzelner Maschinen hinausgeht.
Entscheidend ist vielmehr das Zusammenspiel verschiedener Produktionsstandorte, IT-Systeme und Informationsprozesse.
Die Untersuchung verteilter neuronaler Netzwerke eröffnet neue Möglichkeiten, Informationsverluste und Ineffizienzen zu identifizieren. Aus den Simulationen lassen sich außerdem Managementinterventionen ableiten, die eine bessere Abstimmung der beteiligten Produktionssysteme unterstützen können.
Ein weiterer wichtiger Schritt besteht darin, die entwickelten Ansätze künftig in realen Produktionsumgebungen und unter Echtzeitbedingungen empirisch zu überprüfen.
Damit leistet das Forschungsprojekt einen Beitrag zur wissenschaftlichen Auseinandersetzung mit den Möglichkeiten künstlicher Intelligenz in der industriellen Fertigung.
fischertechnik als Partner für industrielle Forschung und Hochschullehre
Die Anwendung an der Universität Potsdam zeigt, wie die fischertechnik Lernfabrik 4.0 für wissenschaftliche Fragestellungen rund um Industrie 4.0, Automatisierung und künstliche Intelligenz eingesetzt werden kann.
Das System ermöglicht es, industrielle Produktionsabläufe praxisnah darzustellen und mit digitalen Technologien zu verbinden.
Für Hochschulen und Forschungseinrichtungen entstehen dadurch vielfältige Einsatzmöglichkeiten: von der Vermittlung automatisierter Fertigungsprozesse über die Untersuchung vernetzter Produktionssysteme bis hin zur Erforschung intelligenter Steuerungskonzepte.
Auch für Unternehmen bietet die Verbindung aus physischer Modellfabrik und digitalen Simulationen interessante Perspektiven. Neue Technologien und Produktionskonzepte können zunächst in einer kontrollierten Modellumgebung untersucht und veranschaulicht werden.
Fazit: Die Zukunft der Produktion ist vernetzt und intelligent. Die Universität Potsdam zeigt mit ihrem Forschungsansatz, wie künstliche neuronale Netzwerke, digitale Simulationen und die fischertechnik Lernfabrik 4.0 zusammenwirken können, um neue Erkenntnisse für die Fertigungssteuerung zu gewinnen. Die Verbindung von Theorie und Praxis schafft eine wichtige Grundlage, um die Potenziale der Industrie 4.0 wissenschaftlich zu erforschen und zukünftige Produktionssysteme weiterzuentwickeln.