Motivation
Industrie 4.0 beschreibt die Transformation der klassischen Produktion durch Internet der Dinge, Daten und Dienste. In der morgigen Welt werden die smarten Devices miteinander in einem gemeinsamen Netzwerk vernetzt sein und können dabei Daten austauschen und gegenseitig auf ihre Fähigkeiten zugreifen. Dabei entstehen neue digitale Ökosysteme. Flexible Wertschöpfungsnetzwerke ersetzen starre, definierte Unternehmensbeziehungen sowie nicht automatisierte Schnittstellen wie z.B. Anfragen per Email oder Telefonanrufe und ermöglichen so neue digitale Geschäftsmodelle.
Smarte Fabriken werden auch Teil dieser neuen digitalen Ökosysteme. Horizontale Integration über die Unternehmensgrenzen hinweg ermöglicht autonome, automatisierte Vernetzung von Produktionsfähigkeiten über die eigenen Fabrikgrenzen hinaus. Die zukünftige Fertigung erfolgt im Verbund mit internen und auch externen Fertigungseinheiten.
So können die Unternehmen ihre eigenen Fertigungsfähigkeiten und -kapazitäten auftragsbezogen flexibel effizient und automatisiert erweitern und die Fähigkeiten von anderen Unternehmen in Anspruch nehmen.
Andererseits können die Unternehmen, die freie Fertigungskapazitäten haben, diese anbieten und auf diese Weise die Auslastung eigener Maschinen erhöhen.
Ein Beispiel aus dem Alltag verdeutlicht der Einsatz externer Fertigungsfähigkeiten: ein Kopierladen, der für alle möglichen Leute Kopien- und in diesem Fall die Fertigungsdienstleistungen anbietet.
Demonstratorbeschreibung
Der gemeinsame Demonstrator der Projekte BaSys 4.2 und VWS vernetzt setzt die oben genannte Vision um und zeigt, wie diese mit Hilfe von Verwaltungsschalen und der I4.0 – Sprache umgesetzt werden können.
Der BaSys-Demonstrator besteht aus einer Produktionslinie, die durch BaSys-Middleware vernetzt und gesteuert wird und drei Bohr- und Schleifmaschinen, die in einem OvGU-Demonstrator verwendet werden. Diese stellen drei autonome Fertigungseinheiten dar und werden als unabhängige Serviceeinheiten betrachtet.
Die BaSys-Produktionslinie sowie die Bohr- und Schleifmaschinen interagieren miteinander über das Ausschreibungsverfahren und können ihre Fähigkeiten und Produktionskapazitäten anbieten, suchen und Informationen direkt, ohne Vermittler austauschen.
In dem Demonstrator ist folgendes Szenario implementiert: die BaSys-Produktionslinie erhält von einem Lieferanten ein Werkstück mit Lochbohrung. Nun wurde der Lieferant gewechselt und es wurde ein Werkstück ohne Lochbohrung geliefert. Damit der Produktionsprozess fortgesetzt und der Auftrag fertiggestellt werden kann, ist dementsprechend eine neue Produktionsfähigkeit „Loch bohren“ erforderlich. Den Bedarf nach einer neuen Produktionsfähigkeit kann nicht mit eigenen Maschinen gedeckt werden. Dementsprechend stellt die Produktionssteuerung über eine eigene Verwaltungsschale eine Anfrage auf dem Marktplatz, in dem diese eine neue Ausschreibung im Netzwerk verteilt.
Die Verwaltungsschalen der OvGU-Bohrmaschinen beobachten ständig den Marktplatz und identifizieren die für sie interessanten Nachrichten. Nachdem eine Anfrage erhalten wird, wird diese evaluiert und kann mit einem Angebot beantwortet werden. Anschließend wird das beste Angebot von der BaSys-Produktionssteuerung ausgewählt. Danach erfolgt der virtuelle Transport des Werkstückes zu der jeweiligen Bohrmaschine und Erbringung der Dienstleistung „Bohren“ und schließlich der Rücktransport des gebohrten Werkstückes.