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Die Fabrik aus dem Baukasten

Die Fertigungsanlagen von morgen sollen sich weitgehend selbst organisieren. Um die notwendigen Abläufe und Prozesse zu simulieren, braucht es aber Testproduktionen. Die kommen manchmal sogar aus dem Baukasten.

Von Ingo Dalcolmo

Die Fabrik von morgen passt auf einen Schreibtisch. Auf den ersten Blick sieht das Ganze wie ein typischer Aufbau aus einem Konstruktionsbaukasten aus. „Das ist unsere Fabriksimulation mit automatisiertem Hochregallager, einer Multibearbeitungsstation, einer Stanzmaschine und einer Transportband­simulation“, erklärt Guido Schubert den vor ihm stehenden Aufbau. Er ist Vertriebsleiter für Education & Industrie bei Fischertechnik, einem traditionsreichen Hersteller von Konstruktionsbaukästen zum Spielen aus dem baden-württembergischen Waldachtal.

Kim Mäder, Innovationsverantwortliche in der Fischer-IT, hat mittlerweile die „Fabrik“ eingeschaltet und über ihren Laptop einen typischen Bestellprozess über das Internet ausgelöst. Sofort beginnt der Greifarm ratternd aus dem Modell-Hochregallager ein Werkstück in Form eines Holz­bausteins zu entnehmen. Mit einem Schwenk um 180 Grad wird das Teil in die Multibearbeitungsstation gelegt. Von dort gelangt es über ein Transportband zu einer automatischen Sortieranlage. Die kann unterschiedliche Farben erkennen und bugsiert den roten Holzbaustein in die vorgesehene Auffangvorrichtung. Dieses Mal wird der Baustein von einem pneumatischen Sauggreifer auf­genommen und auf eine Palette gesetzt. Das sieht in dieser Größe recht putzig aus, ist aber weitaus mehr als nur ein Spielzeug für Technikbegeisterte, ver­sichert uns die IT-Expertin.

„Der Fokus liegt auf der Simulation und der Demonstration von digital vernetzten Anwendungen in einer realen Produktionsumgebung“, ergänzt Guido Schubert. Die Modelle wie zum Beispiel das Hochregallager oder das Transportband mit Stanzmaschine entsprechen dabei in ihrer Arbeitsweise realen Bedingungen eines typischen Produktions­prozesses. So könnten zum Beispiel in einem echten Hochregallager unterschiedliche Halbfertigprodukte gelagert werden, die nach Anforderung gestanzt werden müssen.

Künftig würden Anlagen und Maschinen in so einer Smart Factory über eine vernetzte Softwareplattform sogar miteinander kommunizieren. Dabei leitet das System die aktuellen Daten in Echtzeit über eine Cloud an ein angeschlossenes ERP-System (Softwarelösung zur Steuerung von Geschäftsprozessen) weiter. Von dort wird dann wiederum automatisiert eine Bestellung oder ein Abholauftrag an die Logistik gesendet.

Das ist längst keine Zukunftsmusik mehr, zumindest nicht bei Fischertechnik. Mit der Fabriksimulation aus dem Baukasten lasse sich die Smart Factory schon heute simulieren und auspro­bieren, sagt Guido Schubert weiter. Dabei nützen Ingenieure und Softwareentwickler den analogen Baukasten, um indus­trielle Steuerungen mit der dazu­gehörigen Software so realitätsnah und preiswert wie möglich zu planen, zu programmieren und zu entwickeln.

Ein Hauptanwendungsgebiet der Fa­briksimulation ist schon seit Jahren die Aus- und Weiterbildung. Hier geht es vor allem darum, komplizierte technische Anlagen realistisch darzustellen und so perfekt zu simulieren, dass sie für jedermann begreifbar sind.

Aber auch Softwareentwickler schätzen seit Jahren die analogen Fabriken im Miniaturformat. Vor zwei Jahren wurde deshalb ein eigener Vertriebsbereich für die Fabriksimulation gegründet. Mit den angebotenen Modulen für die Produktionssimulation könne man nicht nur Anwendungssoftware leichter programmieren, sondern finde auch Fehler, die vielleicht mit einer reinen 3-D-Visualisierung am Computer verborgen blieben, glaubt Kim Mäder.

Durch den Test der Produktionsabläufe im Modell ließen sich so auch Fehlentscheidungen noch ohne großen Kostenaufwand revidieren. So kostet die Smart Factory auf dem Schreibtisch nicht einmal 5000 Euro, während eine reale Produktionsanlage mehrere Millionen Euro kosten kann.

Gebaut werden die Modelle ausschließlich aus den typischen Elementen des klassischen Fischertechnik-Baukastens, der seit über 50 Jahren verkauft wird. Zentrales Element ist der 30 Millimeter lange, heute schwarze – früher graue – Grundbaustein. Durch seine patentierte Anbaubarkeit an allen sechs Seiten und die Möglichkeit, die Bausteine in den Nuten der Längsseiten beliebig gegeneinander zu verschieben, ist das System sehr flexibel und leicht zu handhaben. Ursprünglich hatte Arthur Fischer sein Baukastensystem nur als Weihnachtsgeschenk für die Kinder von Geschäftspartnern entwickelt, so das Unternehmen. Aufgrund der großen Resonanz wurden die ersten Fischertechnik-Baukästen 1966 im Markt eingeführt. Im Gegensatz zum klassischen Baukasten wird die Fabriksimulation allerdings fix und fertig montiert ausgeliefert. „Unsere Kunden haben oft nicht die Zeit, sich selber hinzusetzen und die Modelle aufzubauen“, erläutert Guido Schubert. Schließlich bestünde eine komplette Fa­brikanlage aus rund 3000 Einzelteilen. Auch das Zusammenbauen ist nicht ganz so einfach wie bei den klassischen Bausätzen.

So dauert es rund 20 Stunden, bis die Teile funktionsfähig zusammen­gesteckt und die elektronischen Steuerelemente verdrahtet sind. Derzeit gibt es acht Module vom Hochregallager über den pneumatischen Greifarm bis zur Sortier­strecke, mit der eine Smart Factory nachgebildet werden kann. Alle Module lassen sich entsprechend den realen Anforderungen erweitern und anpassen, heißt es bei Fischertechnik.

Wie das künftig auch mit Sprachsteuerung funktionieren könnte, zeigt Kim Mäder an einem anderen Beispiel. In der Fischer IT testen Sie gerade Innovationsszenarien wie diese: „Alexa, kaufe grünen Knopf.“

Zwei-, dreimal muss Kim Mäder die Sprachbefehle für Alexa, die sprach­gesteuerte Konsole, wiederholen. Dann rappelt die „Fabrik“ auf dem Tisch. Eine Steckverbindung hatte sich gelöst. „Typisch Vorführeffekt.“ Der Greifarm kalibriert sich, bringt sich in Position. „So ist sichergestellt, dass das System auch die richtige Stelle anfährt“, erklärt die Informatikerin. Daraufhin wird der Bestellprozess durchlaufen und das Werkstück ausgeliefert.

Und was passiert, wenn mal was herunterfällt oder etwas im Wege ist? „Dafür gibt es an vielen Stellen Sensoren“, erklärt die IT-Expertin. Allerdings können auch die nicht alles lösen. „Der Mensch-Maschine-Konflikt wird noch lange nicht abbildbar sein.“

CO. Stuttgarter Zeitung/Stuttgarter Nachrichten, erschienen  im Wochenende am 9. März 2019

Fotos: Hersteller/Fischertechnik


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