Fraunhofer IPK

Institute for Production Systems and Design Technology

Sopro: Selbstorganisiernde Produktion

Das Projekt SOPRO erschließt das Potenzial selbstorganisierender Strukturen in der industriellen Produktion durch Process-eGrains. Produkte und Fertigungsressourcen werden mit intelligenten ProcesseGrains ausgestattet, die mit anderen Partnern eines Produktions-Netzwerks verhandeln und so unabhängig von der Prozessleitebene über das Prinzip der Selbstorganisation die Produktionsabläufe beeinflussen können.

Ein wesentliches Ergebnis des Projekts ist es, die Vision der »Selbstorganisierenden Produktion« in beispielhaften Szenarien zu untersuchen und zu demonstrieren. Daraus werden Anforderungen an die Funktionalität der Process-eGrains abgeleitet und zukünftig zu bearbeitende wissenschaftliche Fragestellungen identifiziert.

SOPRO setzt auf Process-eGrains um Selbstorganisation in unterschiedlichen Anwendungen der Produktion umzusetzen: am Produktionsprozess beteiligte Komponenten sollen aktiv miteinander kommunizieren und durch Kooperation in der Lage sein, dezentral mit ihrer Umgebung Planungs-, Koordinierungs- und Überwachungsaufgaben eigenverantwortlich durchzuführen. Sie integrieren Funktionen wie drahtlose Kommunikation, verschiedenste Sensoren und einen Prozessor.

Eine durch intelligente Werkstücke und Maschinen am Entscheidungsort durchgeführte Fabriksteuerung ist in der Lage, die heute übliche, störanfällige Vorlaufplanung der Produktionsreihenfolge abzulösen. Die dezentrale Entscheidungsfindung zwischen den am Fertigungsprozess beteiligten Bauteilen und Maschinen löst das bislang eingesetzte zentrale Leitsystem ab und flexibilisiert dadurch die Fertigung. Der nächste Arbeitsplatz wird im Dialog zwischen den Werkstücken und Ressourcen ausgewählt. Im Fall von Konflikten in der Ressourcenbelegung ist das Werkstück mit seinem Process-eGrain zu Verhandlungen mit den anderen Aufträgen und Ressourcen zur Festlegung der Bearbeitungsreihenfolge fähig.

Bei diesem Szenario einer produktgesteuerten Fertigung gehen die Impulse vom Werkstück aus, das eine zeitgerechte Ausführung der erforderlichen Bearbeitungsoperationen als Ziel verfolgt. Sobald ausreichend Bauteile verfügbar sind, wird der Montagevorgang eingeleitet. Sogar einzelne Komponenten einer Maschine sind mit Sensoren ausgestattet und können eine lokale Optimierung vertauschbarer Arbeitsschritte sowie eine situationsgerechte Anpassung der Prozessparameter vornehmen. Bei technischen Störungen werden Aufträge umgeleitet.

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Projektüberblick

Kooperationspartner

Fraunhofer-Institut für Informations- und Datenverarbeitung (IITB), Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK), Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM), Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF), TU Berlin, Distributet Artifical Intelligence Labor (DAI-Labor), TU Berlin, Berlin Center of Advanced Packaging, TU Berlin, VDMA Micro Technology

Förderung

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Förderrahmenprogramm „Mikrosystemtechnik“ gefördert und vom Projektträger VDI/VDE Innovation + Technik GmbH, Berlin betreut.