Herausforderungen bei der Automatisierung der Produktion

Die zunehmende Automatisierung komplexer Fertigungsprozesse bei gleichzeitiger Erhöhung der Flexibilisierung der Produktion erhöht den Anteil an steuerungstechnischen Funktionen innerhalb von Maschinen immens. Eine einzelne Maschine ist nicht mehr nur für einen Fertigungsprozess, einen Betriebspunkt, ein Produkt oder Bauteils optimiert, sondern muss auf benachbarte Fertigungs- und Logistikprozesse reagieren oder diese sogar mitsteuern können.

Die Optimierung und Flexibilisierung von Fertigungsprozessen erfordert einen weiterhin wachsenden Daten- und Informationsaustausch, der die steuerungstechnischen Funktionen und die daraus resultierenden Ergebnisse maschinenübergreifend beeinflusst. Die Umsetzung der immer zahlreicheren und komplexeren Algorithmen ist softwarebasiert. Diese Software und notwendige Datenschnittstellen sollten idealerweise effizient und möglichst automatisiert aus dem Produktentwicklungsprozess abgeleitet werden und der robuste Betrieb muss trotzdem sichergestellt werden. Dabei spielt es zunächst keine Rolle, ob es sich bei den Algorithmen um direkte physikalische Zusammenhänge, Logik oder Methoden der Künstlichen Intelligenz handelt.

Nicht zuletzt muss dennoch ein wirtschaftlicher Einsatz der an der Produktion beteiligten Maschinen im Betrieb aber auch bei deren Entwicklung sichergestellt sein. Daher ist es nach wie vor notwendig die zu automatisierenden Prozesse zu verstehen und in einem geeigneten Modell abzubilden, um daraus steuerungstechnische Funktionen ableiten zu können. Diese Modelle dienen nicht nur zur Ableitung oder Optimierung der Steuerungsfunktionen, sondern können zur Laufzeit in der Steuerung selbst genutzt werden, um den Fertigungsprozess positiv zu beeinflussen und die Auswirkungen von automatischen Entscheidungen zu prädizieren.

Des Weiteren sollen die damit zunehmend komplexeren Steuerungsfunktionen, wie andere Softwareentwicklungen auch, systematisch und möglichst automatisch getestet werden können. Die immer umfangreicheren Datenschnittstellen von Maschinen müssen dabei ebenfalls berücksichtigt werden, um innerhalb der Produktion einen reibungslosen Ablauf sicherstellen zu können.

Um Fertigungsprozesse und Maschinenkomponenten besser zu modellieren und steuerungstechnische Funktionen sowie deren Umsetzung dennoch effizient zu gestalten, können verschiedene innovative Methoden einen Beitrag leisten.

In der aktuellen Ausgabe 5-2020 der wt Werkstattstechnik online sind vor diesem Hintergrund einige zielführende Ansätze zur Beherrschung der aktuellen und zukünftigen Herausforderungen für die Automatisierung der Produktion aufgezeigt.