Am DLR wird ein Manufacturing Execution System (MES) für die Steuerung eines neuartigen Fertigungskonzeptes umgesetzt, das eine hochflexible und effiziente Fertigung von Leichtbaukomponenten ermöglicht. Das System ermöglicht die Modernisierung von automatisierten Fertigungsprozessen durch den Einsatz komplexer, eng gekoppelter Softwaresysteme. MES dient zur Planung, Steuerung und Überwachung von Fertigungsprozessen. Darüber hinaus arbeitet sie die erfassten Daten für übergeordnete Planungs- und Steuerungsprozesse sowie für digitale Zwillinge von Bauteil und Fertigung auf.
Selbstregulierende Multiroboterfertigung
Die Fibre-Placement-Anlage GroFi® stellt ein innovatives und einzigartiges Konzept zukünftiger Fertigungsanlagen für Faserverbundstrukturen dar. Ziel ist es durch den Einsatz mehrerer redundanter und kompatibler Roboter einen produktiven und selbstregulierenden Fertigungsprozess darzustellen. Dafür müssen der Fertigungssteuerung bewertbare Zielsetzungen und Entscheidungskriterien vermittelt werden. Die Möglichkeiten der verfügbaren Einheiten und durch den Prozess zwingend erforderliche Reihenfolgen für Arbeitsschritte schränken den Entscheidungsspielraum hierbei ein. Außerdem sollen Abweichungen und Fehler automatisiert detektiert, Fehlerklassifikationen ermittelt und Fehlerreaktionen abgeleitet werden. Zur Realisierung eines selbstregulierenden Fertigungsprozesses bedarf es zudem Methoden zur automatisierten Erarbeitung von Lösungsstrategien, der Identifikation der geeignetsten Lösung sowie deren Umsetzung. Und dies muss online ohne Stillstandszeit erfolgen. Dafür können Optimierungsmethoden des Operations Research oder Applikationen basierend auf künstlichen Intelligenzen eingesetzt werden.
Realisierung als MES
Um dieses Konzept umzusetzen, ist es erforderlich, Werkzeuge zur Analyse, Modellierung und Simulation der Fertigungsprozesse zur Verfügung zu stellen. Für den automatisierten Faserlegeprozess hat das DLR mehrere solcher Werkzeuge als Softwaresysteme erarbeitet und validiert. Dafür wurde im Rahmen des grundfinanzierten Projekts Protec NSR ein Fertigungsprozess demonstriert, in dem erstmals ein Bauteilpreforming mittels Multirobotik, Multitechnologie und Multimaterialien sowie inklusive automatisierter NDI-Methoden realisiert wurde.
Diese Ansätze werden im gleichen Projekt im Rahmen eines MES verknüpft. Das MES plant den Multirobotereinsatz, koordiniert die Robotereinheiten während der Fertigung und weist ihnen Arbeitsbereiche und -aufträge flexibel zu. Dabei erkennt und verhindert das System Kollisionssituationen. Durch den Einsatz von inline-QS-Systemen kann es auftretende Fehler detektieren und klassifizieren, bei Bedarf leitet es ein Online-Rescheduling ein. Der Arbeitsfortschritt wird visualisiert, dokumentiert und die Daten dem digitalen Zwillingen des Bauteils und der Fertigung hinzugefügt.
Mit den Entwicklungen dieses Projekts realisiert das DLR einen wichtigen Schritt für eine neue Generation an Fertigungszellen, die durch eine gesteigerte Produktivität und Effizienz in der Luft- und Raumfahrt, aber auch in der Automobilindustrie Einsatz finden wird. Darüber hinaus wird die Automatisierung für neue Industriezweige ermöglicht, denen diese Entwicklung bisher aufgrund der Flexibilitätsanforderungen ihrer Prozesse verwehrt war.
