dima Michael Fritz, wie können Produktionsverantwortliche ECC4P als Lösungsansatz in der Fertigung nutzen?
Michael Fritz: Das Edge Cloud Continuum for Production (ECC4P) kombiniert die Vorteile von Edge Computing und Cloud Computing nahtlos und ist speziell auf Fertigungsprozesse zugeschnitten. Die Idee dahinter ist, dass Daten von Sensortechnologien, Maschinen und externen Quellen jeweils genau dort verarbeitet werden, wo es am effizientesten und ökonomisch sinnvollsten ist. Die Integration von KI-Modellen erlaubt es, Werkzeugverschleiß und Qualitätsabweichungen zu erkennen, Sensor- und Maschinendaten zu analysieren oder Daten für das Training und die Weiterentwicklung anwendungsspezifischer Maschine Learning (ML) Modelle zu nutzen.
Produktionsverantwortliche profitieren mit ECC4P insbesondere von dessen Modularität. Sie können entweder bestehende Strukturen nach dem Baukastenprinzip durch einzelne Komponenten ergänzen oder – je nach eigenen Anforderungen – ihre Systeme skalierbar erweitern. So bildet der Ansatz das Fundament für eine komplexe, vernetzte Gesamtarchitektur.
dima Inwiefern lässt sich damit die Prozess- und Produktqualität erhöhen?
Das Edge Cloud Continuum gestattet eine Echtzeit-Überwachung auf Basis von Sensordaten und steigert damit die Fertigungseffizienz über den gesamten Bearbeitungsprozess. Werkzeugverschleiß, Prozessanomalien und Qualitätsabweichungen werden frühzeitig erkannt und behoben, bevor fehlerhafte Produkte entstehen. Damit bildet ECC4P die Grundlage für erfolgreiches Condition Monitoring und Predictive Maintenance.
Sicherheit und Kontrolle über die Daten
ECC4P greift direkt an den Wirkstellen der Maschinen ein, an denen die Bearbeitung erfolgt. Sensorsysteme erfassen dort Parameter wie Temperatur, Vibration oder Druck und befähigen zu automatisierten, datenbasierten Prozessoptimierungen wie Werkzeugwechsel oder Parameteranpassungen im laufenden Betrieb. Durch vortrainierte ML-Modelle für die jeweiligen Anwendungsfelder lässt sich das Wissen über Fehlerquellen und Ineffizienzen innerhalb der Fabrik sowie standortübergreifend übertragen. Ein weiterer Pluspunkt ist die lückenlose Dokumentation aller Fertigungsschritte. Sie unterstützt die Qualitätssicherung, Transparenz der Prozesse und erhöht die Rückverfolgbarkeit. Mit der Implementierung des Edge Cloud Continuums können Unternehmen die Digitalisierung und Automatisierung ihrer Produktion vorantreiben und gleichzeigt den Forderungen von Geschäftspartnern nach Transparenz gerecht werden.
dima Und konkrete Anwendungsbeispiele sind …?
Der Fraunhofer CCIT und seine Partnerinstitute haben im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprojekts ‚Edge Cloud Continuum for Production‘ verschiedene Sensoriklösungen für Anwendungsfälle in der Zerspanung und Umformtechnik entwickelt. Der intelligente und universelle Werkzeughalter SmartTool für Fräsen, Bohren und Schleifen überwacht Vibrations- und Kraftdaten in Korrelation mit Maschinendaten wie Vorschub und Drehzahl. Jegliche Änderungen des Werkzeug- und Werkstückzustands wird von der energieautarken Sensorik erkannt und erlaubt schnelle Reaktionen, z.B. eine Korrektur der Parameter.
Für das Wälzschleifen wurde SmartGrind entwickelt. Das mitrotierende Messsystem ist direkt mit dem Werkzeug verbunden und misst den vom Werkzeug-Werkstück-Kontakt ausgehenden Körperschall. Damit können selbst kleinste Veränderungen im Prozess in Echtzeit erfasst und für eine adaptive Prozesssteuerung genutzt werden. SmartNotch ist ein intelligenter Nutenstein für die Metallumformung in Pressen. Er wird direkt an der Schnittstelle zum Werkzeug in den standardisierten T-Nuten von Pressentisch und -stößel installiert, wo er kontinuierlich die Umformprozesse überwacht und automatisiert.
Alle drei sensorischen Systeme liefern kontinuierlich Daten in Echtzeit über den aktuellen Prozess. In Verbindung mit einer Lösung zum hochfrequenten Auslesen aller Datenströme entsteht erstmalig ein vollständiges datenbasiertes Bild der realen Prozesse. Ergänzt durch trainierte prozessspezifische ML-Modelle sowie ein nutzerfreundliches Dashboard, das die Daten visualisiert, erhalten Produktionsverantwortliche einen ganzheitlichen Einblick in ihre Fertigungsprozesse – die Basis für effiziente Abläufe und fundierte Entscheidungen.
dima Gibt es weitere Mehrwerte, die sich mit ECC4P umsetzen lassen?
Die Implementierung in die eigene Fertigung hat operative, strategische und wirtschaftliche Vorzüge. ECC4P verbindet die Vorteile von Retrofitting mit kognitiven Internet-Technologien. Bestehende Maschinen und Anlagen lassen sich mit Sensortechnologien gezielt modernisieren. Maschinenkomponenten, die zuvor keine besondere Funktion hatten oder in die Jahre gekommen waren, werden damit zu wertvollen Datenquellen und steigern die Leistungsfähigkeit der Geräte – alles ohne kostenintensive Neuanschaffungen.
