Factory-X

Im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung der industriellen Fertigung sehen sich Unternehmen mit vielfältigen Herausforderungen konfrontiert: Fragmentierte Datenlandschaften, heterogene IT-/OT-Systeme und fehlende Standardisierung behindern den durchgängigen Informationsfluss entlang von Wertschöpfungs- und Lieferketten. Gleichzeitig führen steigende Anforderungen an Nachhaltigkeit, CO₂-Transparenz, Energie- und Ressourceneffizienz sowie wachsende Unsicherheiten in globalen Lieferketten zu einer erhöhten Komplexität bei der Planung, dem Betrieb und der Wartung von Anlagen. Oftmals bleiben Pilotprojekte isoliert, da es an unternehmens- und systemübergreifender Skalierung mangelt. Vor diesem Hintergrund benötigt die Maschinen- und Anlagenbauindustrie eine integrierte Infrastruktur, die Interoperabilität, Datensouveränität, horizontale und vertikale Vernetzung sowie standardisierte Datenmodelle gleichermaßen adressiert. Nur so lassen sich Effizienz, Transparenz und Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig sichern.

Zielsetzung

Die Zielsetzung von Factory-X besteht darin, ein offenes, kollaboratives Datenökosystem für Maschinen- und Anlagenbauer sowie Betreiber industrieller Fertigungsumgebungen zu etablieren. Hierfür wird eine technische Plattform entwickelt, die einen skalierbaren und unternehmensübergreifenden Datenaustausch ermöglicht und über einen zentralen Kernel verfügt, der grundlegende Dienste, gemeinsame Standards und eine durchgängige Interoperabilität bereitstellt. Im Mittelpunkt steht die Fähigkeit, Daten sicher und souverän über System- und Organisationsgrenzen hinweg teilen zu können. Gleichzeitig verfolgt das Projekt die Zielsetzung, sowohl die horizontale Integration entlang der gesamten Wertschöpfungs- und Lieferkette als auch die vertikale Durchgängigkeit bis in den Shopfloor sicherzustellen. Dadurch sollen Engineering-, Betriebs- und Produktionsdaten durchgehend verknüpft und in einer einheitlichen digitalen Infrastruktur abbildbar werden. Als Anwendungsfälle betrachtet das IFW hier die Auftragsabwicklung und das Energie- und Lastmanagement.

Vorteile

• Erhöhte Flexibilität und Effizienz durch digitale Marktplätze
• Reduzierter Wartungs- bzw. Bedienaufwand und höhere Anlagenverfügbarkeit
• Entwicklung datenbasierter Lösungen zur Senkung des Energieverbrauchs und zur Optimierung des Lastmanagements in der Produktion

Vorgehen

TP 2.6 - Manufacturing as a Service (MaaS)

Im Rahmen des Projektes Factory-X erarbeitet des IFW eine Methode zur Automatisierung der Auftragsabwicklung. Im Folgenden wird dies als CAM-Automatisierung bezeichnet. Das IFW entwickelt eine Programmierschnittstelle, die es ermöglicht, eine Applikation an das Konstruktionsprogramm anzubinden.  Es werden zunächst aus dem 3D Modell des Auftrags Features extrahiert. Features beschreiben Produktmerkmale wie die Werkstückgeometrie und Fertigungsmerkmale, z.B. Toleranzen. Durch diese Information können notwendige Prozessschritte, Maschine und Werkzeuge automatisiert abgeleitet werden. Die Daten werden in einer Verwaltungsschale des Produktes abgelegt. Die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell (kurz: AAS)) stellt ein standardisiertes Format dar und wird im Rahmen von Factory-X durch das IFW erarbeitet. Diese Informationen können genutzt werden, um eine Kostenkalkulation des Auftrags durchzuführen. Dies ermöglicht bereits vor dem Beginn der Fertigung eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Auftrags. Das Wissen aus der CAM-Automatisierung kann ebenfalls genutzt werden, um die Kapazitätsplanung zu optimieren. Das IFW entwickelt einen Algorithmus, um Aufträge vor der Annahme bewerten und ermitteln zu können, ob für den Eilauftrag ausreichend Kapazität vorhanden ist. Übersteigen z. B. die Kosten für das Umrüsten den durch den Eilauftrag erzielten Gewinn, wird eine Ablehnung des Eilauftrags vorgeschlagen.

TP 2.7 - Autonomous Operation as a Service (AOaaS)

Bei einigen Arbeitsgängen wie dem Fertigen von Verzahnungen oder Polygonen ist der Programmieraufwand zur Erstellung des NC-Codes sehr aufwendig. Durch Technologiezyklen kann dieser Aufwand reduziert werden. Technologiezyklen enthalten bereits Teilarbeitsschritte und Anforderungen für bestimmte Arbeitsgänge, wie z. B. Wälzschälen von Verzahnungen. Das IFW entwickelt im Rahmen des Projektes einen KI-Assistenten, welcher eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Technologiezyklen durchgeführt. Der KI-Assistent bewertet, ob eine Fertigung mit dem Technologiezyklus zu einer schnelleren und effizienteren Bearbeitung als ohne Einsatz eines Technologiezyklus führt. Eine mögliche Kostenreduzierung wird anschließend ausgegeben.

TP 2.9 – Energy Consumption and Load Management

Im Rahmen des Projekts wird zunächst eine strukturierte Analyse der bestehenden Energie- und Lastdaten auf Maschinen-, Anlagen- und Fabrikebene durchgeführt, um Messungen und Datenlücken zu identifizieren. Aufbauend darauf werden digitale Zwillinge wesentlicher Energieverbraucher modelliert sowie Soft-Sensoren installiert, um bislang nicht erfasste Größen zu erfassen. Im nächsten Schritt erfolgt die Entwicklung von Prognosemodellen zur Vorhersage zukünftiger Energiebedarfe und Lastspitzen. Anschließend wird ein aktives Lastmanagement implementiert, das Steuerungskonzepte zur Verschiebung von Lasten, zur Nutzung flexibler Produktionskapazitäten sowie zur Energieflexibilisierung gegenüber Netz- und Bilanzkreisbeteiligten ermöglicht. Parallel dazu wird eine datenraum-basierte Infrastruktur entwickelt, die auf offenen Standards wie der Asset Administration Shell und OPC UA basiert und die Datensouveränität sowie den unternehmens- und systemübergreifenden Austausch von Energiedaten sicherstellt.

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Kontaktieren Sie Jana Pralle per E-Mail an Pralle@ifw.uni-hannover.de oder telefonisch unter +49 511 762 5997.