ProDigiES_S - Flexible Prozessorchestrierung mittels modularer Service-Architektur, neuartiger Steuerungsmethoden und flexibler, robotischer Produktionsmaschinen

Abstract

Im Rahmen des Verbundprojektes ProDigiES hat sich das Vorhaben der Siemens AG erfolgreich den zentralen Aspekten einer flexiblen Produktion gewidmet. Dies geschah beispielhaft anhand bisher manuell durchgeführter Arbeitsschritte im Flugzeugbau, wobei die Tätigkeiten im Cargo-Bereich in den Demonstratoren detailliert betrachtet und umgesetzt wurden. Das übergeordnete Ziel war es, Produktionsabläufe automatisch an jeweilige Gegebenheiten anzupassen, um beispielsweise die Individualisierung von Produkten zu ermöglichen, die Nachhaltigkeit von Produktionsanlagen zu steigern und flexibel an aktuelle Rahmenbedingungen zu anzupassen.

Zur technischen Umsetzung dieser Vision wurden umfassende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Methodenentwicklung durchgeführt. Diese zielten darauf ab, die Aufwände für die Inbetriebnahme einzelner Produktionsabläufe signifikant zu reduzieren und zu automatisieren. Dabei lag der Fokus, unter Einbringung der Expertise der Projektpartner, auf zwei Kernaspekten einer flexiblen Fertigung:

- Autonome Steuerung robotischer Produktionsmaschinen: Es wurde die möglichst autonome Steuerung von robotischen Produktionsmaschinen für variierende Tätigkeiten, Produkte und flexible zeitliche Abfolgen erforscht und umgesetzt. Hierfür wurden neuartige Modellierungs- und Planungsmethoden entwickelt, die eine schnelle Erstellung komplexer Aktionsreihenfolgen unter Einhaltung geometrischer Beschränkungen und kollisionsfreier Roboterbewegungen ermöglichen. Diese Methoden wurden erfolgreich an realen Robotern getestet und gehärtet, wodurch neben der Flexibilität auch die nötige Robustheit eingebracht werden konnte.

- Modellgetriebener Ansatz für ein durchgängiges Produktionsbackbone: Alle Produktionsprozesse der unterschiedlichen Maschinen, einschließlich der von den Verbundpartnern entwickelten Logistikprozesse, wurden aufeinander abgestimmt und flexibel nutzbar gemacht. Zur systematischen Behandlung dieser Integrationsaspekte wurde ein modellgetriebener Ansatz für ein durchgängiges Produktionsbackbone entwickelt. Dieser ermöglicht die Kombination wiederverwendbarer, modularer Services zu Produktionsprozessen und deren automatisches Aufspielen auf die Steuerungshardware. Im Rahmen des Vorhabens wurden zudem einheitliche Modelle für die Beschreibung der Arbeiten im Cargo-Bereich der Flugzeugproduktion entwickelt und durchgängig von der Aufgabenspezifikation bis zur Hardwareansteuerung eingesetzt.

Within the framework of the joint project ProDigiES, Siemens AG's endeavor successfully addressed the central aspects of flexible production. This was exemplified by previously manual work steps in aircraft manufacturing, with the activities in the cargo sector being examined and implemented in detail within the demonstrators. The overarching goal was to automatically adapt production processes to prevailing conditions, for instance, to enable product individualization, enhance the sustainability of production facilities, and respond flexibly to current framework conditions.

For the technical implementation of this vision, extensive research and development work was conducted to develop new methods. These aimed to significantly reduce and automate the effort required for commissioning individual production processes.