Schneller produzieren: Bosch und KIT forschen zu softwaregesteuerter Fertigung

Die Fertigungsprozesse in der Autoindustrie sollen zukünftig in digitalen Fabriken beschleunigt ablaufen. Dazu wollen Bosch, die Universität Stuttgart und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) zusammen mit einer Reihe von Unternehmen eine einheitliche Software entwickeln.

 

Die Fertigung in der Automobilindustrie soll beschleunigt und zukünftig softwaregesteuert und flexibler gestaltet werden. | Bild: Bosch.
Die Fertigung in der Automobilindustrie soll beschleunigt und zukünftig softwaregesteuert und flexibler gestaltet werden. | Bild: Bosch.
Claudia Leistritz

Vordringlichster Wunsch der Automobilindustrie seien noch schnellere und flexiblere Fertigungssysteme, berichtet Bosch. Nötig sei dazu jedoch eine neue technologische Grundlage mit „softwaredefinierter“ Fertigung: damit könnten Fabriken schnell umgerüstet und entsprechend „schnellere Modell- und Produktwechsel“ vorgenommen sowie mehr Varianten angeboten werden. Ein „einheitlicher Softwarerahmen“ sorge dann dafür, dass die Fertigungsprozesse stets auf dem neuesten Stand gehalten und optimiert werden können.

Zusammenschluss von 30 Unternehmen

Um diese Vorstellung in die Tat umzusetzen wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) ein Forschungsprojekt unter der Leitung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der Bosch Gruppe sowie der Universität Stuttgart gefördert. Unter dem Namen „Software-Defined Manufacturing für die Fahrzeug- und Zulieferindustrie (SDM4FZI)“ wollen dem Pressebericht zufolge insgesamt 30 Unternehmen in den kommenden drei Jahren an den Grundlagen für eine entsprechende softwaredefinierte Fertigung arbeiten.

Mehr Flexibilität, Schnelligkeit, Wettbewerbsfähigkeit

Ziel sei eine flexible Planung, Steuerung und Veränderung „einzelner Komponenten bis hin zu ganzen Fabriken“ durch Software, heißt es. Vorteile: Die Automobilindustrie könne damit „mehr Varianten und schnellere Modell- und Produktwechsel“ vornehmen und ihre Wettbewerbsfähigkeit verbessern. Laut Bosch fördert das BMWi das Forschungsprojekt mit rund 35 Millionen Euro.

Entwicklungszeit verkürzen

Bis jetzt dauert die Bereitstellung einer Fertigungskette für ein neues Modell, vom Lieferanten bis zur Endmontage, Monate bis Jahre; dazu kommt noch ein bedeutender wirtschaftlicher Aufwand. Das verhindere schnelle Markteinführungen, da viele Maschinen extra für ein spezielles Produkt angefertigt werden müssen, so der Bericht. Die dazu gehörende Software ist dann fest mit diesem Produkt verbunden und kann nicht flexibel für andere Prozesse verwendet werden.

Industrie 4.0, Cloud, Automatisierung

In dem neuen Forschungsprojekt will man nun an einem einheitlichen Rahmen für den Fertigungsprozess arbeiten, so dass die Produktion neuer Teile in bestehenden Betriebsumgebungen noch schneller umgesetzt werden kann, ohne dass die Anlagen aufwändig umgerüstet werden müssten. Die „wandlungsfähige Produktion“ soll durch die Verknüpfung „unterschiedlicher Ansätze von Industrie 4.0“ zustande kommen, sagt Projektleiter Matthias Meier von Bosch.

„Durch ein Ökosystem für die softwaredefinierte Produktion bringen wir die Vorteile der Cloud-Technologie in die Fertigung: Automatisierungstechnik und IT-Systeme werden dank Software individuell und anwendungsbezogen nutzbar, ohne dafür Hardware von Grund auf neu zu bauen.“

Digitale Zwillinge, KI-Analyse

Für die erforderliche Einheitlichkeit entwickeln nun laut Bericht die am Projekt beteiligten Unternehmen „weitgehend durch Software definierte“ Prototypen für Maschinen und Produktionslinien. Die Grundlage bildeten digitale Zwillinge, mit denen die Produktionssysteme geplant, gebaut und getestet werden könnten.

Damit sei auch eine Einsparung an Ressourcen, Energie und Kosten zu erreichen, heißt es weiter. Die einzelnen Fertigungsstufen sollen dann während der Produktion schneller an „neue Marktbedingungen“ anzupassen sein: Denn durch die digitalen Zwillinge sei es möglich, bei gleichzeitiger KI-basierter Analyse, Optimierungen noch während des laufenden Fertigungsprozesses vorzunehmen.

Mehr Chancen durch Flexibilität und Effizienz

Im Fokus der Forschung stünden die Flexibilisierung von Automatisierungstechnik, Maschinen und Systemen, um die Fertigung von Zulieferkomponenten wie Fahrzeugen noch effizienter zu gestalten. Die Forschungsbeteiligten wollen durch die Bündelung ihrer Kompetenzen aus Automatisierung, Maschinenbau, IT und Automobilindustrie ein „gemeinsames Verständnis“ für die nötigen Bedingungen schaffen und Lösungen entwickeln, die als Grundlage für die Nutzung in verschiedenen Bereichen dienen können, heißt es weiter.

Software sei ein Schlüsselfaktor für die Fertigung von morgen, meint Michael Neubauer, wissenschaftlicher Koordinator des ISW (Institut für Steuerungstechnik) an der Universität Stuttgart. Das beweise die hohe Zahl der Projektpartner.

„Wir arbeiten an richtungsweisenden Ansätzen, die die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen verbessern.“

Um die Erkenntnisse für die Zukunft auf breiter Basis umsetzen zu können konzipieren die Projektpartner dem Bericht zufolge zugleich einen Leitfaden für die Auswahl und Nutzung geeigneter Technologien und Standards, um anhand dieser Vorgaben passende „softwaredefinierte Fabriken“ bauen zu können.

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