Ausstattung der Modellfabrik

Da sich das ZEF als eine Musterlandschaft voller innovativen Technologien repräsentiert, steht interessierten Besuchern und Unternehmen rund um die Themen Fertigung und Montage ein breites Spektrum an Techniken zur Verfügung.

Digitale Fabrikplanung / VR

Für die digitale Fabrikplanung bietet das ZEF bzw. die Professur umfangreiche Softwarelösungen für verschiedene Arbeitsbereiche an. 

Mithilfe von CAD Programmen (Computer-Aided Design) können beispielsweise Produkte, Maschinen und Gebäude konstruiert werden. Dafür sind Lizenzen für die Autodesk-Produkte Inventor, AutoCAD und AutoCAD Architecture vorhanden. Fabriklayoutplanungen und Materialflussanalysen können neben AutoCAD auch mit der Softwarelösung visTABLE bearbeitet werden. Umfangreiche Prozesssimulationen und Analysen können mittels Autodesk Process Analysis und Tecnomatix Plant Simulation durchgeführt werden.  Die Software Autodesk Navisworks bietet umfangreiche Funktionen zur Gebäudesimulation und Modellüberprüfung. Darüber hinaus bieten die Softwarelösungen visTABLE und Autodesk Revit Live ebenfalls die Möglichkeit zur Visualisierung der digitalen Fabrik.

Im ZEF steht außerdem mit der Oculus Rift ein Virtual Reality System zur Verfügung. Dieses ist mit dem Revit Live verbunden und ermöglicht es dem Nutzer, mit Hilfe eines VR-Headsets und zwei Joysticks, die digitalen Fabriken als virtuelle Realität zu betrachten. Das zentrale Datenverwaltungs- und Prozesssystem des ZEF ist das ERP-System (Enterprise Resource Planning) proALPHA. Zusätzlich bietet die Professur die CAFM-Software (Computer-Aided Facility Management) Keßler Solutions FAMOS an, in dem zukünftig auch das ZEF abgebildet werden soll.

Als Arbeitsplätze zur digitalen Planung sind in der Musterfabrik Computer-Steharbeitsplätze und ein digitaler Planungstisch realisiert. Der Planungstisch ist ein Touchtableboard welches mit der Software visTABLEtouch sowohl in Tischposition als auch in Tafelposition über einen Touchscreen benutzt werden kann. Er dient als innovativer und flexibler Gruppenarbeitsplatz für digitale Planungen und Präsentationen.

Arbeitsplatzgestaltung Fabrikbetrieb

Um einen möglichst effizienten Fabrikbetrieb aufzeigen zu können, sind die Arbeitsbereiche des ZEF nach dem 5S-Prinzip (Sortieren, Systematisieren, Säubern, Standardisieren, ständig Verbessern) gestaltet. Dafür wurden z.B. entsprechende Bodenmarkierungen angebracht, die Arbeitsplätze so übersichtlich wie möglich gestaltet und die einzelnen Arbeitsprozesse standardisiert.

Im ZEF sind mobile und modular aufgebaute Steharbeitsplatz- und Transfersysteme aus einem flexiblen Profilbaukastensystem integriert. Zur Ergonomie gerechten Ausstattung der Arbeitsplätze sind diese teilweise mit höhenverstellbaren Tischen und speziellen Fußmatten ausgestattet. Diese Fußmatten fördern die Durchblutung der Muskulatur in den Beinen und Füßen, und beugen somit einer Ermüdung am Arbeitsplatz vor.

 

Datenverwaltung / Dateneingabesysteme

Das zentrale Datenverwaltungs- und Prozesssystem proALPHA steuert das gesamte Material- und Auftragsmanagement, über die Verwaltung aller Daten zu den Prozessen und Bauteilen. Im ZEF werden über das System z.B. Aufträge generiert, Materialbestellungen ausgelöst, Stücklisten erstellt, Lagerplätze organisiert und die Stammdaten gepflegt.

Als Schnittstelle zwischen dem ERP-System und den in der Musterfabrik installierten IT-Hardwarekomponenten dient die Middleware L-Mobile. Über sie findet die Verarbeitung der Daten und die Kommunikation zwischen den Mitarbeitern und dem ERP-System statt. Sie stellt das Bediensteuerelement für die Aufgaben in der Logistik und Produktion dar, und fungiert dabei als Vermittler, Sender, Verarbeiter und Bearbeiter von Prozessen und Daten. Die Software stößt Prozesse an oder arbeitet mit Daten und leitet diese an den Mitarbeiter, das ERP-System oder an die dazugehörige Hardwarekomponente an der Prozessstation weiter. 

Über mobile Tabletcomputer können Daten in die Software L-Mobile eingetragen werden. Durch die Verwendung von Tablets wird ein flexibles, arbeitsplatzunabhängiges und papierloses Arbeiten ermöglicht. Im ZEF dienen sie an den beiden Vormontagearbeitsplätzen, der Endmontage und dem Arbeitsplatz zur Prüfung und Verpackung zur Auswahl und Rückmeldung der Produktionsaufträge.

Scan-Systeme

Eine weitere Möglichkeit der Dateneingabe zur Bewältigung logistischer Registrierungsaufgaben ist die Nutzung von Scan-Systemen. Das ZEF bietet dabei eine breite Auswahl an unterschiedlichen Scan-Systemen an, die in der Wareneingangs- und Warenausgangsverbuchung, im Lager oder bei der Kommissionierung für Lager-, Bereitstellungs- und Umlageraufgaben eingesetzt werden können. Die Scanner dienen dabei der präzisen Erfassung des Materialeingangs sowie der jeweiligen Lagerplatzverbuchung.

Mobile Long Range Scanner verfügen über einen starken Lichtsensor, der es ermöglicht über größere Entfernungen über mehrere Meter Barcodes zu scannen. Sie sind dafür ausgelegt große Objekte oder Objekte aus einer größeren Entfernung zu lesen. Mit ihnen können beispielsweise Paletten von einem Gabelstapler aus gescannt werden ohne absteigen zu müssen, oder sie ermöglichen das problemlose Scannen von Paletten in einem Hochregallager.

Im Gegensatz dazu verfügen mobile Short Range Scanner über einen Standardlichtsensor, der es ermöglicht über kurze Entfernungen präzise zu scannen. Diese Scanner sind optimal für Einzelmaterialbuchungen, Dokumentenscans (Lieferschein, Rechnung), Lagerplatz- oder Behälterbuchungen geeignet.

Das ZEF stellt für Arbeiten, die das Handtieren mit beiden Händen erfordern, auch wearable Scanlösungen vor.  Die Short bis Mid Range Scanner werden auf einem Handschuh oder an einer Handschlaufe getragen und ermöglichen damit ein ergonomisches und flexibleres Scannen. Für das Arbeiten mit schweren Lasten ist bei dem Handschuhscanner der Scan-Auslöser an einem Finger angebracht. Dahingegen ist der Handschlaufen Scanner mit einem Handballenschalter versehen.

Mit Hilfe der unterschiedlichen Scan-Geräte werden im ZEF die Wareneingänge erfasst und die Artikel über die L-Mobile-Software auf die jeweiligen Lagerplätze am Wareneingangsregal verbucht.

Artikel- / Lagerplatzkennzeichnung

Alle Lagerplätze des ZEF sind mit Barcodes ausgestattet, welche von den Scansystemen ausgelesen werden können. Die Barcodes ermöglichen eine schnelle Erfassung von Artikel, -Behälter-, Lagerort- bzw. Lagerplatzdaten.

Im ZEF werden zur Lagerplatzbeschriftung auch e-Label benutzt. Diese funkgesteuerten elektronischen Etiketten sind frei konfigurierbar und ermöglichen die Kennzeichnung von Lagerplätzen, Werkstücken und Fertigungsaufträgen. Die Inhalte der e-Label können mit Hilfe einer Software angepasst werden.  Neben der Lagerplatzanzeige werden sie in der Musterfabrik auch als digitales Auftragspapier benutzt.

Egal, ob im Lager, in der Produktion oder im Service – die Notwendigkeit papierlos und medienbruchfrei zu arbeiten wird immer größer. Als einer der führenden Softwareanbieter ermöglicht L-Mobile Solutions GmbH & Co. KG mit ihren Lösungen für digitalisierte Lagerlogistik und Produktion oder digitalem Service Management ein hohes Maß an Arbeitsqualität und mobilem Fortschritt. In dem Prozess der ZEF Senftenberg ist das L-Mobile warehouse Client Plattform mit den Windows Tablets und Scan Geräten an Arbeitsstationen integriert. Das benutzerfreundliche Interface lässt die Arbeitsprozesse im Sinne von Industrie 4.0 schneller, einfacher und effizienter gestalten.

Lagertechnik

Zur Artikellagerung befinden sich im ZEF unterschiedliche Regalsysteme. Der Wareneingang und die Pufferlager der Vormontagestationen sind mit Durchlaufregalen versehen, die das FIFO- Prinzip (First In - First Out) ermöglichen. Dabei werden die Artikel auf der einen Regalseite bestückt und können auf der anderen Seite wieder entnommen werden. Das Hauptlager ist mit klassischen Fachbodenregalen ausgestattet.

Im Warenausgang werden die fertig produzierten Artikel in einem FIFO- Bahnhof, in einem Schienensystem mit Behältern auf Bodenrollern, zwischengelagert. Damit wird sichergestellt, dass die zuerst eingelagerte Ware entsprechend der Reihenfolge wieder ausgelagert wird.

Transportlogistik / Kommissionierung

Das ZEF zeigt unterschiedliche Lösungen für den Transport von Waren auf. Zur ergonomischen Materialbereitstellung am Wareneingang sind elektronische Hubgeräte (KLT-Lifter) installiert, die das automatische Heben und Senken von Kleinladungsträgern (KLT) auf die individuelle Arbeitshöhe des Mitarbeiters ermöglichen.

Für eine verbesserte Lagerung und Transportaufnahme der Bodenroller befindet sich neben dem KLT-Lifter eine Adapterpalette für Bodenroller. Die Bodenroller können auf der Adapterpalette so arretiert werden, dass sie sich bei Verriegelung automatisch in der richtigen Position befinden, um von einem Gabelstapler bzw. Hubwagen von allen vier Seiten aufgenommen zu werden. Zum Präsentieren dieser Funktion befindet sich im ZEF auch ein Hubwagen.

Der Transport der Artikel zum Hauptlager bzw. zu den einzelnen Arbeitsplätzen erfolgt im ZEF bisher über einen klassischen Kommissionierwagen. Aktuell wird dazu ergänzend die mobile und autonome Roboterplattform EvoRobot als Fahrerloses Transportsystem in das ZEF integriert.  

Darüber hinaus dient ein mobiler, antriebsloser Rollenförderer für den Materialtransport von der zweiten Vormontage zur Endmontage. Bei diesem können die Waren per Hand zum nächsten Arbeitsplatz transportiert werden.

Zur Unterstützung der Materialauswahlvorgänge sind an beiden Vormontagearbeitsplätzen Pick-by-Light-Systeme in die Zuführregale integriert. Dem Werker wird durch das grüne Aufleuchten der Pick-by-Light-Module eine Soll-Entnahme vom entsprechenden Fach des Regals signalisiert. Die Entnahme kann dann durch Auslösen eines Quittierknopfs in Echtzeit dem Produktionssystem zurückgemeldet werden.

Tracking- & Tracing Systeme

Im ZEF sind unterschiedliche Tracking- and Tracing Systeme mit unterschiedlichen Einsatzgebieten vorhanden:

Der FIFO-Bahnhof ist mit einem RFID-Gate (Radio-Frequency Identification) ausgestattet, welches die mit einem RFID-Tag (Label) gekennzeichneten Behälter erkennt, lokalisiert und im System verbucht. Die entsprechenden RFID-Label werden mit einem RFID-Label Drucker am Arbeitsplatz für Prüfung und Verpackung gedruckt und auf die Behälter aufgebracht.

Das RTLS (Real-Time-Locating System) ZIGPOS ist ein drahtloses Sensor-Netzwerk mit einem Funk-Ortungssystem. Mit Hilfe der mobilen Badges kann der Aufenthaltsort von Objekten, Fahrzeugen oder Personen lokalisiert werden. Darüber hinaus sind über Heatmaps Auswertungen zur Verweildauer und Wegstrecken möglich. Ebenso können Bereichsüberwachungen und Protokollierungen vorgenommen werden. Die Badges dienen weiterhin als einfaches Kommunikationsmittel mit einer integrierten „Fall-Erkennung“. Diese löst im System automatisch eine Notfall Push-Mittelung aus. 4.0 Automation stellt im ZEF ebenfalls ein RTLS vor, welches zusätzlich zur Ortung auch zur Bruchverfolgung und Klimaüberwachung genutzt werden kann.

Das Tracing System der Motion Miners nutzt die Technologie mit Hilfe von Bluetoothsignalen für automatische und anonymisierte Analysen von manuellen Arbeitsprozessen. Zur Verbesserung der Effizienz und Arbeitsplatzergonomie werden damit verschiedene Daten zur Auswertung von Arbeitsprozessen oder ergonomischen Parametern aufgenommen und verarbeitet. Es können mit dem System auch Personen und Objekte lokalisiert und verfolgt werden, eine Echtzeit-Auswertung ist jedoch aus Datenschutzgründen nicht möglich.

Lagerbestandüberwachung / Nachschubsteuerung

Als Standardlagerbestandsüberwachung dient im ZEF das ERP-System. Dieses unterbreitet dem Kommissionierer einen Kommissioniervorschlag. Über die Middleware L-Mobile kann der Kommissionierer die Waren im ERP-System überwachen und buchen.

Das StockSAVER-System dient an den Montagearbeitsplätzen zur Realisierung einer automatisierten Materialanforderung sowie zur automatischen Material-Nachschubsteuerung. Dieses System kann auch an bestehende FIFO-Regale nachgerüstet werden. Die Sensoren der Firma WERMA Signaltechnik GmbH erfassen die Anzahl von Behältern und Boxen und damit die tatsächlichen Materialbestände im Regal in Echtzeit.

Für eine außerplanmäßige interne Nachbestellung an den Montagearbeitsplätzen kann der Werker eine Materialanforderung auch über einen RFID Kanban-Briefkasten auslösen. Durch Stecken einer RFID-Karte in den Briefkasten erhält der Kommissionierer über GSM​​​/​GPRS-Kommunikation einen Materialnachschubauftrag. Damit stellt der Briefkasten eine autarke Lösung dar, die nicht auf ein lokales Netzwerk zugreifen muss.

Warenzustandskontrolle / Zutrittsüberwachung

Im ZEF ist ein Videomanagementsystem der Firma Geutebrück GmbH zur Warenzustandskontrolle, Zutrittsüberwachung und Prozessoptimierung installiert. Dieses System überwacht alle Arbeitsplätze und das Lager. Am Wareneingang löst ein Scanvorgang automatisch das Kamerasystem aus, um so die Position und den Zustand der Waren an den einzelnen Stationen dokumentieren zu können. Im Lager ist dahingegen eine kontinuierliche Sicherheitsüberwachung installiert, die bei einer Änderung im Kamerabild einen entsprechenden Alarm auslöst und eine Videosequenz aufnimmt. Um den einzelnen Bildern und Videos konkrete Aufträge zuordnen zu können, ist das Videomanagementsystem mit dem ERP-System koppelbar.

Im Bereich der präventiven Sicherheitssysteme dienen die Videomanagement-Lösungen zum Schutz vor Schäden an Produktionsgütern und Anlagen, die durch unbefugte Aktivitäten entstehen könnten. Darüber hinaus unterstützt das System die interne Prozessoptimierung. Durch eine umfassende Dokumentation der Logistikprozesse können Schwachstellen und potenzielle Risiken rechtzeitig erkannt werden. Die Behebung dieser Punkte steigert die Prozesseffizienz und reduziert Fehlerkosten. Hard- und Software des Videomanagements-Systems sind entsprechend auf die spezifischen Standortbedingungen des ZEF zugeschnitten.

Prozessüberwachung / Prozesszustandsvisualisierung

Zur Prozesszustandsüberwachung und Montageunterstützung ist im ZEF am ersten Vormontagearbeitsplatz ein intelligenter Arbeitsplatz installiert. Das integrierte Werkerunterstützungssystem SOFA leitet mit Hilfe eines Kamerasystems die einzelnen Arbeitsschritte des Werkers optisch an und überprüft die einzelnen Montageschritte.

Im ZEF ist ein Maschinendatenerfassungs-System (MDE) zur Datenerfassung, Auswertung und Darstellung von Maschinendaten integriert. Dieses System misst in der Modellfabrik die Energieverbräuche an den einzelnen Arbeitsstationen. Das System kann jedoch auch erweitert werden, um weitere Maschinendaten erfassen zu können.

Zur schnellen Prozesszustandsvisualisierung und Analyse der Arbeitsplätze dient das SmartMONITOR-System der WERMA Signaltechnik GmbH. Die Visualisierung erfolgt vor Ort über Signalleuchten, die Anzeige am Leitstand oder die Benachrichtigung auf dem Smartphone. Im ZEF werden die vier farbigen Signalsäulen-Elemente benutzt, um den Prozesszustand Montagearbeitsplätze anzugeben. Die grüne Leuchte signalisiert den Arbeitsschritt des Montierens, die rote Anzeige meldet Störungen, gelb signalisiert das Fehlen von Bauteilen und die blaue Anzeige signalisiert dem Kommissionierer den abgeschlossenen Vormontagevorgang. Das SmartMONITOR-System kann durch die Analyse dieser Prozesszustände zur Prozessoptimierung genutzt werden.

Ergänzend dazu ist am Arbeitsplatz für Prüfen und Verpacken das Werker Ruf- und Meldesystem AndonSPEED installiert, welches speziell auf die Prozesszustandsvisualisierung mittels Signalleuchten von Verpack- und Versandarbeitsplätzen spezialisiert ist.

Zur Visualisierung aller Systeme und Prozesszustände des ZEF wird das System WeAssist als digitaler Leitstand integriert, bei dem über eine Video-Wand alle im ZEF eingebundenen Systeme zukünftig zentral überwacht werden können. Am Leitstand können dann ebenso Produktionsaufträge überwacht und Eingaben im ERP-System vorgenommen werden.

Fertigungstechnik

Für die Fertigung der USB-Gehäuse wurde ein Fertigungsplatz mit dem 3D-Druck-System Ultimaker S5 Pro Bundle im ZEF eingerichtet. Dieses System ermöglicht das Drucken mit unterschiedlichen Filamentmaterialien durch das FFF (Fused Filament Fabrication) bzw. Schmelzschichtverfahren