Industrie 4.0 im Miniaturformat

Die APS richtet sich in erster Linie an Ausbildungsbetriebe, Berufs- und Hochschulen zur Schulung von Azubis und Studierenden, insbesondere im Bereich Mechatronik. Zunehmend entdecken aber auch Digitalisierungsbeauftragte in Unternehmen die Vorzüge des Simulationsmodells, um das Verständnis für moderne, agile und damit hochkomplexe Produktionsprozesse auf allen Hierarchieebenen zu fördern.
Ein Mann, der die Agile Production Simulation in- und auswendig kennt, ist Wolfgang Lex, der bei Conrad Electronic im Bereich Projektgeschäft tätig ist. Er unterstreicht die Faszination und den Praxisanspruch des Simulationsmodells: „Die APS ist hochkomplex und wirklich dicht dran an der Realität. Das macht sie aber auch erklärungsbedürftig. Hier kommen wir als Vertriebspartner und Lösungsanbieter ins Spiel. Unsere Aufgabe ist es, Hilfestellung zu leisten, Interessenten kompetent ans Produkt heranzuführen und im Bedarfsfall auch zu schulen.“

Fünf Stationen und ein FTS

Die Anlage bildet alle Elemente einer modernen, agilen Produktion ab und ermöglicht es, komplexe Methoden der Fertigung zu verstehen und praktisch zu begreifen. Simuliert werden fünf Stationen einer Werkshalle, die über ein fahrerloses Transportsystem (FTS) miteinander verbunden sind: Wareneingang und Warenausgang, Hochregallager, Produktionsstationen wie Fräs- und Bohrstation inklusive kleinem Fließband sowie die Qualitätssicherung mit KI. Rückschlüsse zu realen Abläufen in der Fertigungspraxis sind möglich, da die eingesetzten Komponenten, wie etwa die Siemens-S71200-Steuerung, Industriestandards entsprechen.

Zentrale Herausforderungen simulieren

Somit lassen sich mit der APS zentrale Herausforderungen der modernen Produktion und Logistik simulieren. So zum Beispiel die Produktindividualisierung, mit der Bauteilevielfalt und -varianz zunehmen, um Ausstattungs- und Individualisierungsoptionen zu ermöglichen. Eine weitere Anforderung an die Industrie 4.0 sind kürzere Produktionszyklen und damit einhergehend überlappende Produktionsabläufe. Schließlich bildet die APS die steigende Komplexität, Vernetzung und Synchronisation einer Produktion ab, um auf spontane Anpassungen ohne Anlagenstopp reagieren zu können.

Als Lerntool greift die APS die klassischen drei Elemente der Automatisierungstechnik auf: Steuerung, Sensorik und Aktoren, die unabdingbar für automatisierte Abläufe sind. Sie ermöglichen eine fluide Produktion anstelle starrer Fertigungslinien und Fließbandarbeit, was neue Freiheitsgrade schafft, auch in der Logistik. Dies bedeutet: keine festen Taktzeiten und keine feste Reihenfolge, sondern beliebige Montageumfänge pro Station. Letztlich veranschaulicht die APS die Kernkonzepte von Industrie 4.0, Digitalisierung und moderner Kommunikationstechnik, indem sie die hinter den Prozessen der realen Fertigung steckenden Zusammenhänge abstrahiert und greifbar macht.

Siemens-Steuerung für mehr Praxisnähe

Als zentrales Steuerelement der Anlage kommen fünf Einheiten der Siemens-S7-1200-Steuerung zum Einsatz. Die Programmierung erfolgt klassisch mittels SPS-Programmierung, was ein wichtiger Bestandteil der Ausbildung, beispielsweise für Mechatroniker, ist. Obwohl Fischertechnik eigene Controller im Portfolio hat, nutzt das Unternehmen für mehr Praxisrelevanz bewusst die weit verbreiteten Siemens-Steuerungen. Als Programmiersprache dient Strukturierter Text (ST). Die Kommunikation innerhalb der Anlage wird über verschiedene Netzwerksysteme realisiert. Hierzu zählen ein Ethernet-Netzwerk für fest verbaute Komponenten sowie ein WLAN-System für drahtlose Kommunikation. Ein zentral verbauter Router steuert die Kommunikation, ergänzt durch einen Hub, der verschiedene kabelgebundene Anschlüsse ermöglicht. Michael Bronner, Regional Sales Director Europe Education & Industry bei Fischertechnik, betont die Industrienähe der Simulation: „Unser Anspruch ist es, eine realistische Fabrikanlage zur Verfügung zu stellen, die so industrienah wie nur irgendwie möglich gestaltet ist. Die Kommunikation in der gesamten Anlage wird mit dem Industrie-Standardprotokoll OPC-UA gelöst, während das fahrerlose Transportsystem nach dem VDA-5050-Standard über MQTT-Protokoll kommuniziert.“ Zusätzlich bietet die APS einen digitalen Zwilling der Fertigung. Dieser erlaubt es, Prozesse virtuell nachzuvollziehen und das gesamte Produkt voll digital zu bedienen – ideal für hybrides Arbeiten.