Ein Raum zur Gestaltung intelligenter Apps für virtuelle Fabriken

Ein offenes Betriebssystem für virtuelle Fabriken wird es Beschäftigten im Bereich Softwareentwicklung ermöglichen, Fabrikanwendungen zu erstellen und so die europäische Fertigungsindustrie anzukurbeln.

Industrielle Technologien

Die vierte digitale Revolution ist bereits im Gange. Traditionelle Fabriken in ganz Europa und außerhalb Europas verwandeln sich in intelligente digitale Fertigungsumgebungen. Fertigungssysteme sind innerhalb des Gebäudes sowie über Kunden und Lieferketten hinweg zunehmend digital vernetzt. Dieses Netzwerk von Anlagen und Verbindungen wird als „virtuelle Fabrik“ bezeichnet. Die Aktivierung solcher Systeme gestaltet sich aufgrund der unterschiedlichen Ausrüstung und der erforderlichen Hardware-/Softwarekenntnisse allerdings immer noch als zeitaufwändig und kostspielig. Ziel des Projekts vf-OS war es, ein Betriebssystem für virtuelle Fabriken zu entwickeln, das bei der Erstellung von Softwareanwendungen zur Schaffung virtueller Fabriken der Zukunft helfen soll. vf-OS, das von 2017 bis 2019 lief, will damit zu einer Referenzsystemsoftware für die Verwaltung fabrikbezogener Computer-Hardware- und -Softwareressourcen werden. Das vf-OS-Team erwartete, den Technologie-Reifegrad (TRL) der Stufe 4 (d. h. die Technologie wird im Labor überprüft) zu erreichen, übertraf jedoch die Erwartungen und lieferte Aspekte, die sogar über die Stufe 5 (Technologie in einer relevanten Umgebung überprüft) hinausgingen. „Die funktionierenden Prototypen waren deutlich robuster als zunächst angenommen“, so Stuart Campbell, Direktor und Geschäftsführer bei Information Catalyst sowie vf-OS-Projektkoordinator.

Modernes Instrumentarium

vf-OS hat ein Entwicklungskit für offene Anwendungen erstellt, das Softwareentwicklerinnen und -entwicklern zur Konzeption der vf-OS-Apps (vApps) bereitgestellt wird. Durch die Schaffung dieses Rahmens können Fachleute im Bereich App-Design die Software schnell auf die spezifischen Bedürfnisse einer jeden Fabrik zuschneiden. Es gibt zudem auch einen Marktplatz, auf dem diese vApps ohne physische und geografische Barrieren gekauft, verkauft und eingesetzt werden können. „Dieser vf-OS-Store wird Softwareentwicklern offen stehen, die schnell intelligente Anwendungen entwickeln können, um zum Beispiel die Erfassung und den Austausch von Informationen zwischen Maschinen und in der gesamten Lieferkette zu ermöglichen“, sagt Campbell. Apps könnten zu dem Zweck erstellt werden, eine Vielzahl intelligenter Fabrikprozesse zu verwalten, um so die Gesamteffizienz und Produktivität zu verbessern. Eine solche App könnte sich beispielsweise mit der Analyse von Sensordaten innerhalb einer Fabrik befassen, den Fortschritt von Maschinen im Vergleich zu früheren Trends bewerten und mögliche zukünftige Ausfälle vorhersagen. Eine andere könnte wiederum auf Baustellen eingesetzt werden, um mangelhafte Frischbetonlieferungen so früh wie möglich zu erkennen.

Umsetzung in die Praxis

Bisher wurden mehrere vf-OS-Pilotvorhaben durchgeführt, in denen jeweils mehrere vApps entwickelt und eingesetzt wurden, um die individuellen Anforderungen von Fabriken zu erfüllen. In einem Pilotvorhaben für ein Fertigungs- und Montagesystem wurden vApps getestet, um Maschinenausfälle zu verhindern und zu beheben, Mechanismen zum Nachfüllen von Lagerbeständen einzurichten und Produktionslinien genau zu überwachen. In einer Baustellenumgebung umfassten die vApps die Baustellenleitung, die Identifizierung von Stahlstangen, die Meldung und Verwaltung von Verzögerungen sowie die Überprüfung der Betonqualität. Im Rahmen von vf-OS wurde bereits ein erster Prototyp dieser gemischten Entwicklungs- und Ausführungsumgebung für intelligente Fertigungsanwendungen gebaut. Verschiedene Anlagen wie IoT-Geräte, Softwarepakete (über Benutzerschnittstellen), Analysemodelle und andere externe Dienste (über Drittanbieter) können mit dem Kern jeder vApp verknüpft oder in diesen integriert werden. Die Ideen und die Technologie von vf-OS waren außerdem auch ein Eckpfeiler eines anderen fortlaufenden Projekts namens Zero Defect Manufacturing Platform (ZDMP), das 2019 begann und bei dem die Antragsteller die solide Arbeit bereits sehen konnten. Eines der Hauptziele von vf-OS war es, am Ende ein Unternehmen zu gründen, das die Technologie nutzen kann, weshalb mehrere der Projektpartner im Oktober 2019 www.i4fs.com (Industry 4 Factory Solutions Ltd) (i4FS) ins Leben riefen. Tatsächlich haben auch mehrere ZDMP-Partner beschlossen, sich an diesem Unternehmen zu beteiligen. „Wenn die Strategien für Forschung und Innovation von vf-OS noch weiterentwickelt werden können, werden der europäischen Fertigungsindustrie neue Mechanismen zur Verfügung stehen, um schnell intelligente Anwendungen für ihre eigenen Fabrikumgebungen zu entwickeln“, sagt Campbell.

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