Met4FoF – Metrology for the Factory of the Future

Motivation

Die „Fabrik der Zukunft“ (Factory of the Future, FoF) als vernetzte Produktionsumgebung mit einem autonomen Informations- und Entscheidungsfluss stellt die digitale Veränderung der Fertigung zur Steigerung von Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit dar. Transparenz, Vergleichbarkeit und nachhaltige Qualitätssicherung erfordern verlässliche Messdaten, Verarbeitungsmethoden und Ergebnisse. Zu einer umfassenden messtechnischen Infrastruktur gehören rückführbare Kalibrierungen, die Behandlung von Messunsicherheiten sowie Industriestandards und -richtlinien. Die Digitalisierung verändert fast alle Aspekte in dieser Infrastruktur: z. B. werden Sensoren intelligent und große Sensornetzwerke werden zusammen mit ML-Algorithmen eingesetzt, um automatisierte Entscheidungen zu treffen und Produktionsprozesse zu steuern. Dabei ist die Datenqualität eine der wichtigsten industriellen Bedürfnisse in der „Fabrik der Zukunft“ mit dem sich das Projekt Met4FoF befasst. Methoden für die Messtechnik in Sensornetzwerken müssen erweitert und Echtzeit-ML-Methoden entwickelt werden, um die Messunsicherheitsbewertung in industriellen Sensornetzwerken zu ermöglichen.

Zielstellung

Im Projekt Metrology for the Factory of the Future (Met4FoF) wird ein messtechnischer Rahmen für den gesamten Lebenszyklus von Messdaten in industriellen Anwendungen geschaffen: von der Kalibrierung einzelner digitaler Sensoren bis hin zur Bestimmung von Messunsicherheit im Zusammenhang mit maschinellem Lernen (ML) in industriellen Sensornetzen. Die Implementierung in realitätsnahen Prüfständen demonstriert die praktische Anwendbarkeit der Verfahren und bietet Vorlagen für weitere Anwendungsbereiche und die zukünftige Nutzung durch die Industrie.

Anwendungsszenarien in der Produktion

Die technische Arbeit konzentriert sich auf zwei häufige Herausforderungen in der Fertigung, Prozessoptimierung und vorausschauende Instandhaltung, repräsentiert durch drei spezifische Prüfstände mit unterschiedlichen Arten von Sensornetzen. Der ZeMA-Prüfstand verwendet eine Reihe von Sensoren, die verschiedene Größen für End-of-Line Prüfungen und zur Zustandsüberwachung von elektromechanischen Zylindern messen. Dabei soll die Messunsicherheit während des gesamten Datenflusses berücksichtigt werden, also von den einzelnen Sensoren bis hin zur Ausgabe der Datenanalyse mittels maschinellem Lernen. Der am ZeMA entwickelte Methodenbaukasten zur Merkmalsextraktion und -selektion sowie zur Klassifizierung und Validierung von zyklischen Sensordaten wird im Rahmen des Projektes insbesondere um die Messunsicherheitsbetrachtung für alle verwendeten Methoden erweitert.

Projektbearbeitung: Tanja Dorst

Projektleitung: Prof. Dr. Andreas Schütze

Laufzeit: 01.05.2018 – 31.05.2021

EaSy ML – Assistance Evaluation System for Machine Learning

Motivation

Kostenoptimale Produktion verbunden mit hoher Prozess- und Produktqualität ist ein zentrales Versprechen der Industrie 4.0 und der damit einhergehenden Digitalisierung. Es existieren zahlreiche Beispiele dafür, wie Verfahren des maschinellen Lernens (ML) helfen, Daten zu analysieren, neue Erkenntnisse über die Produktion zu gewinnen und die Produktion zu optimieren. Ein oberflächliches Verständnis der Algorithmen und Verfahren reicht jedoch oft nicht aus, um sinnvolle Rückschlüsse aus den Produktionsdaten zu ziehen.

Zielstellung

Ziel des EaSyML Projekts ist es nun, die hohen Kosten für die Produktionsoptimierung mittels maschinellem Lernen für KMU signifikant zu reduzieren, indem die Werker selbst befähigt werden, die Methoden und Algorithmen des maschinellen Lernens auf die gesammelten Daten anzuwenden. Dies geschieht durch ein Analyse-System, das die Maschinendatenerfassung der ODION GmbH ergänzt. Dieses System stellt dank künstlicher Intelligenz einen intelligenten Tutor bereit, der den Werker bei der Auswahl und dem Anwenden von maschinellen Lernmethoden und somit der Analyse von Produktionsdaten unterstützt. Der Werker – als Experte der Produktion – kann somit leicht interessante Fragestellungen und Szenarien ermitteln und die gelieferten Analyseergebnisse auf ihre Plausibilität prüfen. Erkenntnisse können dann mittels des KI-Tutors in eine weiterführende, differenziertere oder gänzlich andere Fragestellung oder Auswertung einfließen. Das System soll so jedem KMU die Möglichkeit bieten, das Knowhow der Werker über die eigene Fertigung und Maschinen dahingehend zu nutzen, dass dieses Wissen verwendet wird, um selbst schwierige und aufgrund der komplexen Datenlast für Menschen uneinsichtige Relationen und Sachverhalte innerhalb der Produktion aufzudecken.

Anwendungsszenarien in der Produktion

Die innerhalb des Projektes umgesetzten ML Methodiken basierend auf den durch das ZeMA entwickelten MoSes-Pro Algorithmen, unterstützt durch die Assistenz eines intelligenten tutoriellen Systems, können auf verschiedene Szenarien innerhalb der Produktion angewandt werden. Am Projekt teilnehmende KMU können hier aktiv Einfluss auf die Entscheidung nehmen, welche Szenarien bzw. welche für sie wichtige oder dringende Fragestellungen berachtet werden sollen. Bisher wurden folgende Anwendungsszenarien identifiziert:

  • Komplexe Zusammenhänge in der Produktion identifizieren
  • Anomalieerkennung
  • Sensorselbstüberwachung
  • Vorrausschauende Wartung
  • Vorhersage von Produktqualität

Ansprechpartner: Tizian Schneider

Projektleitung: Prof. Dr. Andreas Schütze

Laufzeit: 01.03.2019 – 28.02.2021


RePreS – Redundante Drucküberwachung für sicherheitskritische Anwendungen

Das FuE-Projekt beinhaltet die Erarbeitung besonders ausfallsicherer Drucksensorik, welche durch eine angeschlossene Logik überwacht werden.
Dieses Vorhaben wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Problemstellung

In vielen Anwendungen wird der Druck in Flüssigkeiten und Gasen zur Regelung des Prozesses aber auch zur Personen- und Anlagensicherheit überwacht. Hierzu werden derzeit einfache mechanische Druckschalter bis hin zu komplexen Druckregelsystemen verbaut. Damit Maschinen- und Anlagen noch energieeffizienter und kostenoptimierter gebaut werden können, besteht ein Bedarf an hochintegrierten sowie einfach und präzise einstellbaren Geräten. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sollen zusammen mit einem Industriepartner neue Sensortechnologien für die Verwendung erprobt und geschaffen werden.

Zielsetzung

Die Basis der Entwicklung ist durch die Nutzung von neuartigen, hochempfindlichen Sensor-Dünnschichten gegeben, die eine mechanische Dehnung hochempfindlich in ein druckproportionales elektrisches Signal umsetzen können. Druckbereiche bis 500 bar für müssen abgedeckt werden. Die neuartigen Drucksensorlösungen werden durch eine angepasste Elektronik- und Softwareentwicklung ergänzt. Durch das Kooperationsprojekt soll die Basis für die Entwicklung modular aufgebauter Druckmesssysteme gelegt werden.

Vorgehen

Kommerziell erhältliche Drucksensoren werden von den Herstellern meist komplett mit einer integrierten Elektronik angeboten, die zum einen für die Kompensation von temperaturbedingten Fehlern sorgt und zum anderen ein standardisiertes Ausgangssignal (0 … 10 V oder 4 … 20 mA) zur Verfügung stellt. Sie sind auch meist mit einem eigenen Gehäuse und einem elektrischen Stecker ausgestattet. Dadurch bauen sie recht groß und lassen sich nicht wie gewünscht integrieren.

Mit der Erforschung und Entwicklung dünner hochempfindlicher Sensorschichten durch die Forschungsgruppe Sensorik und Dünnschichttechnik der HTW saar und ZeMA bietet sich die Chance, eine geeignete Lösung zu erarbeiten. Als Ausgangspunkt für die Umsetzung sehen die Kooperationspartner die in den letzten Jahren von der Forschungsgruppe Sensorik und Dünnschichttechnik erforschten hochempfindlichen Sensorschichten auf der Materialbasis von NiCr und Kohlenstoff.

Projektbearbeitung: Dennis Wachter, M.Sc.

Projektleitung: Prof. Dr. Günter Schultes

Laufzeit: 01.10.2017 – 31.03.2020

Website:https://www.saarland.de/132334.htm/

Gefördert von:

Cotemaco – Competitiveness Through Efficient Man & Machine Collaboration

Forschungseinrichtungen sowie Kammern und Verbände aus Belgien, Deutschland, Niederlande und Großbritannien schließen sich zusammen, um Entwicklungsumgebungen im produzierenden Umfeld zu errichten und KMU (kleine und mittlere Unternehmen) dabei zu unterstützen, neue Technologien in ihre Produktion einzuführen. Der Fokus liegt auf der Mensch-Maschine-Kooperation, die zu einer höheren Flexibilität in der Produktion führt.

Problemstellung

Produzierende KMU in Nordwesteuropa haben mit ihrer Kostenwettbewerbsfähigkeit gegenüber der Großproduktion in Niedriglohnländern zu kämpfen. Hinzu kommt der Fachkräftemangel, da die Mitarbeiter in produzierenden KMU einer hohen körperlichen Belastung und repetitiven Aufgaben ausgesetzt sind. Eine flexible Produktion, die die Wünsche des Kunden nach höherer Personalisierung und geringen Losgrößen erfüllt, ist ein entscheidender und vordergründiger Wettbewerbsvorteil, der Arbeitsplätze in der Region sichert. Dennoch sind die meisten KMU zögerlich bezüglich der Investition in z.B. moderne Technologien.

Zielsetzung

Das Projekt, welches eine Initiative von Interreg North-West Europe ist, verfolgt das Ziel, rund 60 KMU aus der produzierenden Automobil- und Lebensmittelindustrie mit sogenannten „Testumgebungen“ zu unterstützen und diese anzuspornen kollaborative Robotersysteme und digitale Technologien in ihr Unternehmen zu integrieren. Dementsprechend wird neben der Steigerung der Produktionsflexibilität auch die Verlagerung der Produktion ins Ausland eingedämmt und die Zahl der Arbeitsplätze in der Fertigung erhöht, was allgemein zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit der involvierten Unternehmen führt.

Vorgehen

Im Projekt werden neue Technologien in Anwendungsbeispiele implementiert – Ziel ist es vom Prototyp in der Laborumgebung zum Transfer in die Produktion unter Berücksichtigung der rechtlichen Lage und Zertifizierungen zu kommen. Des Weiteren wird Bewusstsein geschärft und Know-how bezüglich der Potentiale und Grenzen z.B. der Mensch-Roboter-Kooperation sowohl an Entscheider und Planer als auch an Mitarbeiter der Produktion transferiert. Nicht nur die Testumgebungen des ZeMA stehen für einen ersten Kontakt mit den neuen Technologien zur Verfügung, sondern auch die der anderen Transferpartner in den anderen Regionen. Das verfügbare Equipment in den Testumgebungen kann für erste Machbarkeitsstudien für die Unternehmen direkt genutzt werden. Auf diesem Weg können insbesondere KMU neueste Technologie ohne eine riskante Investition testen. Neben des Testens neuer Technologie ist es auch hinsichtlich der Mitarbeitereinarbeitung ein Vorteil. Die Mitarbeiter können verschiedene Aufbauten in den Testumgebungen ausprobieren und Erfahrungen sammeln ohne den Druck zu haben, in der realen Produktion tätig zu sein.

Ergebnis

Die vier Forschungspartner (Flanders Make, ZeMA, FoodTech Brainport und die University of Lincoln) werden im Rahmen des Projektes jeweils verschiedene Umgebungen errichten, in denen die KMU der spezifischen Teilbereiche praxisnahe Pilotanwendungen erproben können. Den wirtschaftlichen Akteuren wird dadurch eine optimale Umgebung geboten, um Innovationen zu erleichtern und ihre Wettbewerbsfähigkeit in Nordwesteuropa zu stärken.

Ansprechpartner: Dr.-Ing Matthias Vette-Steinkamp

Laufzeit: 07.03.2018 – 06.09.2021

Website: robot-hub.org/cotemaco

Flyer

Gesamtbudget: Das gesamte Projektbudget beträgt 3,88 Millionen Euro.  2,33 Millionen Euro werden von Interreg North-West Europe finanziert.


Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Saarbrücken

Problemstellung

Im Südwesten Deutschlands – Region in und um das Saarland und Rheinland Pfalz – ist der Anteil der industriellen Arbeitsplätze rund um den Automobilbau, den Maschinen- und Anlagenbau sowie die Stahlerzeugung und -bearbeitung so ausgeprägt wie nirgends sonst. Während sich die Großbetriebe bereits in eine gute Position hinsichtlich der notwendigen Digitalisierung gebracht haben, drohen die kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) sowie produktionsnahe Handwerksbetriebe abgehängt zu werden, sofern nicht die notwendige Unterstützung durch bedarfsgerechte Digitalisierung geleistet wird. Damit die genannten Betriebe mit den Entwicklungen und Anforderungen des Marktes hinsichtlich Vernetzung und Digitalisierung mithalten können und somit deren Wettbewerbsfähigkeit gesichert ist, werden zusätzliche digitale Kompetenzen seitens der Unternehmen benötigt. Allerdings fehlt häufig das Wissen darüber, wo, wann und wie Digitalisierungs- sowie Industrie-4.0-Technologien wirtschaftlich eingesetzt werden können. Um gezielt betroffene Betriebe in der Region zu unterstützen, braucht es daher zentrale Ansprechpartner und Kompetenzträger. Zu diesem Zweck gibt es seit dem 01. September 2017 das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Saarbrücken als Teil der Förderinitiative „Mittelstand 4.0 – Digitale Produktions- und Arbeitsprozesse“ des BMWi.

Zielsetzung

Das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Saarbrücken hat zum Ziel, die Digitalisierungsfähigkeit in KMU sowie produktionsnahen Handwerksbetrieben aufzubauen und infolgedessen die regionale Wirtschaftsstruktur und Wettbewerbsfähigkeit zu stärken. Dafür werden Kompetenzen aus der Produktions- und Informationstechnik aus dem saarländischen Forschungsumfeld gebündelt und gemeinsam mit Transferpartnern für die betriebliche Praxis bereitgestellt. Die Mitarbeiter unterschiedlicher Bereiche finden für Problemstellungen entlang der Wertschöpfungskette kompetente Ansprechpartner sowie gezielte Weiterbildungsmaßnahmen im Kontext der Digitalisierung. Zum Erfahrungsaustausch im Umgang mit neuen digitalen Technologien und um bei der Einführung zu unterstützen, stehen Information und Sensibilisierung als eine Säule im Fokus des Kompetenzzentrums. Zudem werden zahlreiche Partner eingebunden und der Austausch aller Zielgruppen durch innovative Veranstaltungsformate wie zum Beispiel Mentoring Programme gezielt gefördert.

Vorgehen

Als Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Saarbrücken bietet das ZeMA, gemeinsam mit dem AWSi und dem saaris e.V., eine Vielzahl von Angeboten ausgerichtet am Industrie 4.0-Reifegrad der Unternehmen und digitalen Affinität der Mitarbeiter. Als Konsortialführer des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Saarbrücken verantwortet das ZeMA neben der Projektkoordination insbesondere den Einsatz innovativer Systeme zur inner- und überbetrieblichen Vernetzung von Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette. Die Angebote sind dabei sowohl für Einsteigerunternehmen als auch Unternehmen mit ausgewiesener Expertise in der Industrie 4.0 ausgelegt. Es werden sowohl branchenübergreifende als auch branchenspezifische Angebote zur Verfügung stehen. Dazu zählen:

  • Zentrale Sprechstunden und persönliche Betreuung
  • Informations- und Sensibilisierungsveranstaltungen zu den Potenzialen der Digitalisierung und den eigenen Nutzungsmöglichkeiten
  • Vortragsreihe – Basics der Industrie 4.0 KMU und Handwerk
  • Vertiefende Qualifikationsveranstaltungen für Fachkräfte und Experten in Workshops
  • Direkter Erfahrungsaustausch der Unternehmen im Rahmen der Netzwerkveranstaltungen, Mentoring und Co-Working Events
  • Besuch und Vorführung des Open Labs und der Demonstratorenlandschaft des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum zu Tests modernster Technologie, Mitarbeiterqualifikation und Inspiration
  • Umsetzung von Leuchtturmprojekten in Unternehmen als regionale Vorreiterbeispiele
  • Wissenstransfer von Best-Practices und modernster Forschung in die Unternehmen

Für Rückfragen kontaktieren Sie gerne unseren Ansprechpartner.

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Leenhard Hörauf

Laufzeit: 01.09.2017 – 31.08.2020

Website: www.kompetenzzentrum-saarbruecken.digital/

Gefördert von:

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Partner:

    

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H2– und Kationen-Kontamination: Alterungseffekte, Material- und Sensorentwicklung;
Teilvorhaben: Entwicklung und Erprobung von Messprinzipien zur H2-Qualitätsüberwachung

Das ZeMA setzt mit diesem Projekt die Forschungsarbeiten im Bereich der Infrarot-Absorptionsspektroskopie fort und will gemeinsam mit den Projektpartnern ein neuartiges Messsystem für die online-Wasserstoff-Qualitätsüberwachung entwickeln – ein wichtiger Baustein für einen zuverlässigen Einsatz von umweltschonenden Wasserstoff-Brennstoffzellen im Beförderungssektor.

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Problemstellung

Derzeit ist die Onlineüberwachung der Wasserstoffqualität in Tankstellen nicht möglich. Die Verunreinigungen, die durch die Erzeugung, den Transport oder die Lagerung in den Wasserstoff eingeschleppt werden, können bei Wasserstoff-Brennstoffzellen dauerhafte Schäden verursachen und den Wirkungsgrad der Brennstoffzelle reduzieren.

Ziele

Im Rahmen der Kooperation soll ein onlinefähiges Messsystem, u.a. bestehend aus Mehrkanal-IR-Messzelle mit dazugehöriger Elektronik, entwickelt werden, zur Online-Qualitätsüberwachung von Wasserstoff bzw. zur Detektion der Kontaminationen, das direkt in die Tankstelle eingebaut werden kann. Des Weiteren soll Know-how im Bereich der Hochdruck-IR-Spektroskopie sowie weiterer Messprinzipien für Spurengase aufgebaut werden.

Vorgehen

Unsere Aufgaben:

  • Auswahl geeigneter onlinefähiger Messverfahren (IR-Absorption, ggfs. weitere Sensorprinzipien) zur Detektion relevanter Verunreinigungen im Wasserstoff,
  • Charakterisierung von Wasserstoffgemischen bei hohen Drücken,
  • Ableitung und Umsetzung eines Messsystems,
  • Entwurf und Charakterisierung eines Messsystem-Funktionsmusters,
  • Erarbeitung von Auswertealgorithmen,
  • Integration in Mustertankstelle mit anschließenden Anwendungstests.

Projektbearbeitung: Dipl.-Ing. Marco Schott

Projektleiter: Prof. Dr. Andreas Schütze

Das Projekt wird gefördert durch das BMWi über den Projektträger PTJ. Die Laufzeit des Projektes ist von 12/2016 bis 06/2020.

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Robotix-Academy

Grenzüberschreitender Forschungscluster für industrielle Robotik
Das Projekt „Robotix-Academy“ zielt darauf ab, einen dauerhaften Forschungscluster für industrielle Robotik in der Großregion zu etablieren.

Problemstellung
Im Rahmen des Programms INTERREG V Großregion 2014-2020 konnte das ZeMA erfolgreich ein Projekt im Bereich der industriellen Robotik und Mensch-Roboter-Kooperation einreichen. Die Mensch-Roboter-Kooperation ist eine der Schlüsseltechnologien, um die Konkurrenzfähigkeit der Großregion auch in Zukunft sicherstellen zu können. Seit dem Projektstart am 01.01.2016 wurden bereits verschiedene Entwicklungsumgebungen aufgebaut sowie Veranstaltungen vorbereitet und in kleinem Kreis mit ersten Interessenten durchgeführt.

Zielsetzung
Das Projekt „Robotix-Academy“ zielt darauf ab, in den nächsten fünf Jahren einen dauerhaften Forschungscluster für industrielle Robotik in der Großregion zu etablieren. Die Academy dient den beteiligten Hochschulen und Forschungseinrichtungen, Transferpartnern, Anwender- und Ausrüsterunternehmen als Kooperationsplattform. Das ZeMA ist hier federführend, neben den beteiligten Projektpartnern, den Universitäten Liège, Luxembourg und Lorraine sowie dem Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier.

Vorgehen
Eine wesentliche Aufgabe der Academy besteht darin, Know-how aufzubauen und für die industrielle Praxis bereit zu stellen. Hier werden vor allem KMU bei der Einführung neuer Technologien unterstützt, aber auch Großunternehmen profitieren von den außeruniversitären Bildungs-, Qualifizierungs- und Beratungsangeboten. Informationen zum Forschungscluster „Robotix-Academy“ und den daran angeschlossenen Informations- und Qualifizierungsangeboten gibt es bereits unter http://robotix.academy.
Im Rahmen der „Robotix-Academy“ arbeiten die Hochschulen der Großregion gemeinsam am Themengebiet der industriellen Robotik, wobei jeder Partner einen thematischen Schwerpunkt übernimmt. Der Schwerpunkt des ZeMA liegt auf der industriellen Robotik und Mensch Roboter-Kooperation in der Automobil- und Flugzeugproduktion sowie deren Zulieferindustrie. Aber auch kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) aus Industrie und Handwerk finden hier am ZeMA einen kompetenten und zuverlässigen Partner.

Ergebnisse
Modernstes Equipment für praxisnahe Demonstrationen und Versuche werden von den Studierenden der Großregion gemeinsam genutzt und Forschungsergebnisse durch die Firmen überregional verwertet.
Zahlreiche grenzüberschreitende Kooperationsprojekte wird die „Robotix-Academy“ in den nächsten fünf Jahren initiieren und so, ganz im Sinne des INTERREG Programms, die Innovationskapazitäten und die Wettbewerbsfähigkeit der Großregion stärken.

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Matthias Vette-Steinkamp

Laufzeit: 01.01.2016 – 31.12.2020

Gefördert von:

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Versuchswickler für Wickelarbeit bei komplexen Kantenschutzprofilen

Konzeption, Konstruktion und Herstellung eines Versuchswicklers, um mit dessen Hilfe die grundsätzliche Wickelbarkeit eines komplexen Kantenschutzprofiles abzusichern

In dem EFRE-geförderten Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Firma SaarGummi unter anderem eine Studie für die Entwicklung eines Versuchswicklers durchgeführt.

Problemstellung

Die geklebte, endlose, karosserieseitige Dichtung stößt bei den OEMs auf sehr großes Interesse. Das Wickeln des Profils stellt jedoch einen Kernprozess bei der Herstellung dar, dessen Machbarkeit noch nicht nachgewiesen ist und erhebliche Risiken in sich birgt.

Zielsetzung

Um den Technologievorsprung von SaarGummi auszubauen und die bei SaarGummi vorhandene Technologie SealMatic auf das nächste Level zu heben, möchte SaarGummi diese mittlerweile an der Fahrzeugtür etablierte Technologie auch auf den Karosseriebereich übertragen. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Konstruktion eines Versuchswicklers sowie die Definition der Funktionen und Maßnahmen.

Vorgehen

Ausgehend von der Analyse des Produktes und Prozesses werden die Anforderung an den Versuchswickler abgeleitet. Im ersten Arbeitspacket (AP1)  wird ein Kick-off durchgeführt, um die Aufgabenstellung abzugrenzen und ein gemeinschaftliches Projektziel zu definieren. Im AP2 wird eine Analyse von Produkt und Prozess durchgeführt. Die Anforderung an den Versuchswickler wird im AP3  definiert. Im AP4 wird ein Betriebsmittelkonzept für Versuchswickler entworfen. Die Entwicklung und Konstruktion eines Versuchswicklers erfolgt im AP5 ggf. mit Hilfe eines Sondermaschinenbauers.

Ergebnisse

Die Ergebnisse des Projekts werden im AP6 bewiesen, in dem verschiedene Versuche am entwickelten Prototype durchgeführt werden. Anschließend werden Umsetzungsempfehlungen für die Konzeption eines Serienwicklers gegeben.

Laufzeit

01.10.2016 – 30.09.2018

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Matthias Vette-Steinkamp

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MoSeS-Pro

Modulare Sensorsysteme für Echtzeit-Prozesssteuerung und smarte Zustandsbewertung

Im Zukunftsprojekt Industrie 4.0 bietet sich heute die Chance, über eine intelligente Steuerung und Vernetzung die Flexibilität, die Energie- und die Ressourceneffizienz von Produktionsprozessen auf eine neue Stufe zu heben. Elektronik und Sensorik, die zu den Stärken gerade auch kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) in Deutschland zählen, spielen dabei eine Schlüsselrolle. Eingebaut in Antriebe und Positionierungssysteme ermöglichen sie schnelle und präzise Fertigungsprozesse, deren Ablauf in Echtzeit überwacht und angepasst werden kann. Die Sensorsysteme müssen hierzu jedoch auf die genauen Anforderungen der Anwendung hin entworfen und aufgebaut werden.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Forschungsprojekts MoSeS-Pro ist ein Baukasten aus Hard- und Software-Modulen, der die Entwicklung von Sensorsystemen für die Überwachung und Steuerung von Antrieben und Positionierungssystemen erleichtert. Die Systeme sollen eine höhere Auflösung und eine deutlich schnellere Signalverarbeitung bieten als derzeit verfügbare Sensoren und dabei energieautark und drahtlos vernetzbar sein. Eine hohe Signalverarbeitungskapazität soll die Zustands- und Prozessüberwachung in Echtzeit ermöglichen. Die Leistungsfähigkeit des Baukastens soll anhand von zwei verschiedenen Anwendungsfällen in der industriellen Produktion nachgewiesen werden.

Innovation und Perspektiven

Das Baukastensystem ermöglicht es, auf einfachem Wege echtzeitfähige Sensorsysteme zu realisieren, die durchgängig genutzt werden können. Dies beginnt bereits bei Herstellern von Antrieben und Positionierungssystemen, die die Sensoren zur Qualitätskontrolle der eigenen Fertigung einsetzen können. Bei den industriellen Anwendern der Antriebe ermöglichen die Sensoren die schnelle Inbetriebnahme und Anpassung von Fertigungsanlagen, die Echtzeit-Prozesssteuerung sowie die Zustandsbewertung und vorbeugende Instandhaltung. Hiervon profitieren Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette, die Ausfallzeiten minimieren und Produktionsprozesse flexibilisieren und optimieren können.

Unsere Leistungen

  • Erforschung von Auswertemethoden und -algorithmen für vernetzte Sensoren (AG Messtechnik)
    • Merkmalsextraktion und –selektion basierend auf Sensordaten im Zeit- und Frequenzbereich

    • Überwachte und unüberwachte Lernverfahren zur Detektion und Quantifizierung von Schadens- und Verschleißprozessen

    • Entwicklung von Prüfständen zum Durchführen von Charakterisierungsmessungen

  • Erforschung von self-sensing Konzepten für elektromagnetische Antriebe (AG Antriebstechnik)

    • Implementierung und vergleichende Untersuchung des DFC-Verfahrens (Direct Flux Control) und alternativer Verfahren zur sensorlosen Ansteuerung

    • Untersuchung weiterer Parameteridentifikationsverfahren zur Zustandsüberwachung und zur Selbstdiagnose

    • Entwicklung eines Prüfstandes kleiner Leistung inkl. der Leistungselektronik und der integrierten Echtzeitdatenverarbeitung

  • Koordination des Verbundprojekts

Projektwebseite: http://www.moses-pro.de

Projektbearbeitung: Nikolai Helwig, Daniel Merl

Projektleitung: Prof. Dr. Andreas Schütze, Prof. Dr. Matthias Nienhaus

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NeWIP

Problemstellung

Produzierende Unternehmen müssen sich vielen Herausforderungen stellen und diese bewältigen, um im internationalen Wettbewerb bestehen zu können, dazu gehört u.a. die Individualisierung der Produkte und kürzer werdende Produktlebenszyklen. Um diese zu beherrschen, ist aktuelles und hochdetailliertes Wissen über den Zustand der Produktion notwendig. Eine effiziente Beherrschung der Prozesse ist ohne unterstützende Systeme und die Bereitstellung entscheidungsrelevanter Informationen kaum möglich.

Unser Mittelstand ist aufgrund seiner innovativen Leistungsfähigkeit das Rückgrat der deutschen Volkswirtschaft. Vor dem Hintergrund von Industrie 4.0 ist es entscheidend, dass er aus aktuellen Forschungsergebnissen Nutzen zieht und nachhaltige Wettbewerbsvorteile generiert.

Ziele & Medienbrüche

Das Ziel von NeWiP besteht darin, an entscheidenden Stellen der Wertschöpfungskette Cyber-Physische Systeme zu implementieren, die Medienbrüche zwischen dinglicher und virtueller Welt schließen, sodass aktuelle und umfassende Informationen als Basis für weitere Services zur Verfügung stehen, die helfen den Produktionsablauf zu optimieren. Dabei steht der Mensch im Mittelpunkt, der durch die richtigen Informationen bei Änderungs-, Entscheidungs- und Dokumentationsprozessen unterstützt wird. Um die Anwendung und Integration von Industrie 4.0 Technologien in KMU zu intensivieren, werden in NeWiP zugeschnittene CPS-Produktionsmodule und CPS-Services für die horizontale und vertikale Vernetzung der bestehenden innerbetrieblichen Wertschöpfungskette entwickelt und bei den Anwendern umgesetzt.

Vorgehen

Im Fokus dieses Projektes liegt die direkte Anwendbarkeit der Industrie 4.0 Technologien. Anhand drei exemplarischer Anwendungsszenarien werden die erforderlichen Services und Module entwickelt. Bei der Entwicklung der Lösungen werden die Anforderungen an Hardware- und Softwaresysteme in Form von Eigenschaften aus der Anwendersicht formuliert. Diese Anforderungen werden aufbauend auf verfügbaren Technologien, wie smarte Eingabegeräte, intelligente Datenverwaltung und -auswertung sowie Cloud-Services im Projekt Stück für Stück in kurzen Zyklen in abgeschlossene CPS-Produktionsmodule oder -services umgesetzt. Diese werden im Projektverlauf auf den betrieblichen Hallenboden implementiert und im Dialog mit dem Anwender in der Praxis validiert. Die stufenweise eingeführten Lösungen ermöglichen den Anwendern fehlende Anforderungen und Lösungstechniken durch konkrete Funktionalitäten und Verbesserungen an den bereits implementierten Entwicklungsständen zu beschreiben, was die Erfolgsaussichten der Realisierung der Zielkonstellation verbessert. Aus den drei Anwendungsszenarien, welche die Bereiche Sondermaschinenbau, Konsumgüter und Anlagenbau sowie unterschiedliche Ebenen der Wertschöpfungskette abdecken, werden Handlungsempfehlungen und Vorgehensweisen für KMU abgeleitet.

Das Forschungsprojekt ist in fünf Arbeitspakete unterteilt:

  • AP1: Analyse von Prozessketten und Konzeption von Referenzarchitekturen und Abhängigkeitsmodellen

  • AP2: Konzeption und Entwicklung einer durchgängigen Informationsnutzung in der innerbetrieblichen Wertschöpfungskette

  • AP3: Strategiebezogene Bewertung der wirtschaftlichen Chancen und Risiken von „Cyber-Physical Production Systems“ (CPPS)

  • AP4: Prototypische Implementierung und Einführung von CPS auf den betrieblichen Hallenboden

  • AP5: Einführungsstrategien und Umsetzungsempfehlungen

Den Projektflyer finden Sie hier: Projektflyer

Link zur Projektwebseite: newip-projekt.de

Projektbearbeitung: Christoph Speicher

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Rainer Müller

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