Exzellenzcluster – Internet of Production
Die Zukunft der Digitalisierung in der Produktion „Made in Aachen“
Steckbrief
Eckdaten
- Laufzeit:
- 01.01.2019 bis 31.12.2025
- Forschungsbereich:
- Soziotechnische Systeme und Mensch-Maschine-Schnittstellen
- Status:
- Laufend
Weitere Informationen
Kurzbeschreibung
Im Rahmen der dritten Runde der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder zur Förderung von Spitzenforschung am Hochschul- und Wissenschaftsstandort Deutschland wurde die Förderung des Folgeantrags des Exzellenzclusters „Internet of Production (IoP)“ der RWTH Aachen University bewilligt. Damit schließt sich nach den ersten beiden Förderperioden (2006 bis 2012 und 2013 bis 2018) ein weiterer Zeitraum von sieben Jahren an, in denen das IAW im Exzellenzcluster Forschung betreiben wird. Darüber hinaus steht das IAW dem Teilbereich integrierte Nutzung vor.
Herausforderungen
Die Motivation für das Exzellenzcluster liegt in der Digitalisierung, wie wir sie bereits durch das Internet der Dinge erleben. Smart Home Anwendungen wie Amazon Alexa oder eine digitale Unterstützung zum Auffinden freier Parkplätze in Städten sind nur einige Beispiele aus dem alltäglichen Leben. Allerdings können diese Ansätze nicht direkt auf die Welt der Produktion übertragen werden, da diese zum einen sehr komplex ist und zum anderen die Datenverfügbarkeit nicht an allen Stellen ausreichend gewährleistet ist. Die große Herausforderung besteht daher aus der Bereitstellung semantisch adäquater und kontextbezogener Daten aus Produktion, vorgelagerter Entwicklung und Nutzung in Echtzeit sowie angepasster Granularität mittels des Digitalen Schattens als anwendungsspezifischem Datensatz.
Zielsetzung
Das Hauptziel des Clusters ist es, Daten und auch Datenmodelle domänenübergreifend verfügbar und nutzbar zu machen, die zurzeit hauptsächlich anwendungs- bzw. domänenspezifisch zur Verfügung stehen und genutzt werden. Dadurch soll sowohl eine vertikale als auch horizontale Integration möglich werden, welche die Produktivität und Agilität steigern. Zu diesem Zweck forschen Wissenschaftler aus der Produktionstechnik, Informatik, den Werkstoff- und Wirtschaftswissenschaften sowie weiterer Disziplinen in stark vernetzten und durch gemeinsame Usecases verbundenen Teilforschungsbereichen.
Vorgehen
Das IAW unterstützt die Forschungsarbeiten in den Forschungsteams Montage der Zukunft im Forschungsbereich Produktionstechnik, langfristigen Produktionsmanagement im Forschungsbereich Produktionsmanagement, der internen Nutzerperspektive im Forschungsbereich Integrierte Nutzung und der marktgerechten Entwicklung im Forschungsbereich Agile Produktentwicklung. Als ein Forschungsschwerpunkt untersucht das IAW die Mensch-Roboter-Kollaboration, kurz MRK, im Rahmen der Montage der Zukunft. Der Fokus beim Entwurf des Arbeitssystems liegt auf einem menschzentrierten Gestaltungsansatz sowie der Sicherheit. Hierzu sind neben Simulationsexperimenten auch Versuche im Roboterlabor des Instituts geplant, um die MRK, also das Arbeiten Hand-in-Greifer, für die Arbeitswelt der Zukunft zu entwickeln. Ein zweiter Forschungsschwerpunkt des IAW besteht in der Übertragung des Konzeptes des Digitalen Schattens auf die menschlichen Akteure in der Produktion. Dabei soll untersucht werden, wie Produktionsmitarbeitende durch die systematische Erfassung und Bereitstellung von Daten unterstützt werden können. Ein dritter Forschungsschwerpunkt des IAW besteht darin, Anforderungen und Bedarfe von Nutzerinnen und Nutzern mit explorativen Methoden frühzeitig zu erfassen und in die agile Produktentwicklung zu integrieren.
Ergebnisse
Im Forschungsbereich Produktionstechnik beteiligt sich das IAW an der Umsetzung der linienlosen Montage mittels mobiler Roboter als einem Ansatz der Montage der Zukunft. Für einen solchen Anwendungsfall wurde ein gemeinsamer Demonstrator erstellt. Im Forschungsbereich Produktionsmanagement entwickelt das IAW zusammen mit dem Werkzeugmaschinenlabor ein Softwaretool zur Optimierung von Produktionsprozessen in globalen Produktionsnetzwerken. Der Fokus des IAW liegt hierbei auf der Integration von Kennzahlen der auf Arbeitspersonen wirkenden Belastungsfaktoren in das Optimierungssystems des Tools. Als ein Schwerpunkt der Arbeit des IAW im Forschungsbereich Integrierte Nutzung wurde die Mensch-Roboter-Kollaboration, kurz MRK, untersucht. Als Ergebnis entstand ein MRK-Framework für die Produktion der Zukunft. Zur Anforderungsanalyse für die Umsetzung einer sensorbasierten Erfassung der Beanspruchung von Arbeitspersonen wurde eine Umfragestudie mit Führungskräften in Deutschland, Großbritannien und Spanien durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verbesserungen von Arbeitsbedingungen und die Erhöhung der Arbeitssicherheit als große Chancen solcher Technologien gesehen werden, während Privatsphärebedenken ihr größtes Hindernis darstellen. Ein weiterer Schwerpunkt im Forschungsbereich Integrierte Nutzung war die Untersuchung zukünftiger Auswirkungen einer umfassenden Nutzung von Daten im Produktionskontext auf das Produktionsökosystem. Zu diesem Zweck wurde unter Beteiligung von zwölf Instituten aus dem Clusterverbund eine Delphi-Studie mit einem internationalen Expertenkollektiv durchgeführt, in der 24 Projektionen für die Zukunft der Produktion analysiert wurden. Die Ergebnisse der Studie wurden in Form eines Sammelbandes veröffentlicht.
Förderung
Das Projekt wird gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Exzellenzstrategie – EXC-2023 Internet of Production (Projektnummer: 390621612).
Projektpartner