Was passiert denn in diesem Labor?
Im Engineerium dreht sich alles um die Zukunft der Automatisierungsplanung. Wie entwickeln sich Engineering-Methoden im Kontext der Industrie 4.0 und welchen Einfluss haben innovative Methoden der Softwarearchitektur, Kommunikationsnetzwerke und semantische Informationsmodelle darauf?
Ein aktuelles Forschungsziel ist die Entwicklung eines tragfähigen Plug-and-Produce-Gesamtkonzeptes – dabei handelt es sich um ein Baukastensystem für reale und virtuelle Maschinen und Produktionsanlagen, in dem Module unterschiedlicher Hersteller problemlos ausgetauscht, erweitert oder entfernt werden können. Somit spielen Modularisierung, Virtualisierung, Simulation, Modellierung von Strukturmodellen und deren Zusammenwirken die Hauptrolle im Engineerium.
Prof. Dr. Rainer Drath
Laborleitung
„Hier im Engineerium arbeiten wir an absoluten Zukunftsthemen. Unsere Studierenden profitieren davon, dass sie sich bei uns in wenigen Monaten Kompetenzen erarbeiten, die im Markt selten sind. Neben fachlichen Themen lernen sie dabei auch typische industrielle Innovationshemmnisse auf humorvolle Weise kennen, an die sie sich jahrelang erinnern werden! Ich finde die Arbeit mit Studierenden sehr inspirierend, denn die Wissensvermittlung ist voller Aha-Effekte.“
Pascal Habiger
Laboringenieur
„Das Engineerium ist als Arbeitsplatz der Zukunft konzipiert. Die Anlage soll künftig 1000 Anlagen in einem Labor verkörpern, die wir schnell umkonfigurieren können. So ist das Engineerium eine große Spielwiese für Fragen und Aufgaben der Arbeitswelt, die wir uns heutzutage noch gar nicht vorstellen können. Es ist kein Labor, in dem man strikt vorgegebene Aufgaben löst, sondern vielmehr selbst nach Aufgaben sucht und diese in Eigenregie löst.“
Im Engineerium steigen Studierende tief in die Themen der Industrie 4.0 ein:
- Steuerungskonzept: Im Engineerium werden Maschinen und Module auf neue Weise automatisiert und erhalten ein für Plug-and-Produce geeignetes Steuerungskonzept. Zusätzlich erlernen die Studierenden die Programmierung von SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) mehrerer Hersteller.
- Informationsmodellierung: Die Module werden mittels Informationsmodellen (z.B. AutomationML) variabel verknüpft. Jede Maschine wird umfangreich beschrieben und somit von außen mittels einer oder mehreren Verwaltungsschalen (ein Konzept der Industrie 4.0) erkundbar. Studierende erlernen hier die Modellierung von Informationen mittels Meta-Formaten und Hochsprachen.
- Kommunikation: Neben der reinen Modellierung von Informationen kommen moderne Kommunikationsprotokolle wie z.B. OPC UA zum Einsatz. Studierende lernen den Umgang mit Protokollen und den Datenaustausch zwischen Modulen.
- Simulationsmethoden: Studierende lernen unterschiedliche Simulationsmethoden kennen wie z.B. Software-in-the-Loop oder Hardware-in-the-Loop. Sie modellieren Systeme in multi-physikalen Simulationsumgebungen und koppeln sie mit dem Steuerungscode der Module.
- gemischt real-virtuelles Engineering: Mit Hilfe von VR- und AR-Anwendungen wird das gemischt real-virtuelle Engineering erforscht. Studierende können hier das Zusammenspiel von virtuellen und realen Modulen kennenlernen.
Man hört immer viel von Industrie 4.0 und Digitalisierung. Diese Themen aber selbst und „in echt“ zu untersuchen und zu lernen, was dahintersteckt, ist eine tolle Sache. Die Automatisierungstechnik ist sehr komplex – das kann erstmal etwas abschreckend sein. Vor allem, wenn man am Anfang von Fachbegriffen überrollt wird, mit denen man noch nichts anfangen kann. Ich fand es sehr interessant, einen Text, den ich zu Beginn der Arbeit gelesen habe, nach meinem halben Jahr im Engineerium noch einmal durchzuarbeiten und zu erkennen, wie viel ich inzwischen dazugelernt habe.
Ein Ziel der Industrie 4.0 besteht darin, die industrielle Produktion zu flexibilisieren.
Strukturvariable Anlagen, deren Maschinen mehr oder weniger selbstständig zusammenarbeiten, sind heute zwar schon technisch möglich, standardisierte praxistaugliche Lösungen müssen jedoch erst noch erforscht und umgesetzt werden. Module, die per Plug-and-Produce zu einer Gesamtanlage gekoppelt werden können, sind dabei der Schlüssel zu wandelbaren Anlagen. Automatisierungsgeräte und -systeme müssen geplant, konfiguriert, parametrisiert, programmiert und getestet werden.
Hierfür entwickeln wir im Engineerium unter anderem Informationsmodelle, Softwarekomponenten und Simulationsmodelle, die im Kontext von industriellen Produktionsanlagen sowie Forschungsanlagen eingesetzt werden können.
| > modulare Anlage von Festo Didactic: CP Factory mit 12 Modulen |
| > Roboter: ABB YuMi und Franka Emika Panda |
| > viele Siemens PLC (SPS) der Reihe 1500 inklusive Simulationssoftware (z.B. SIMIT) sowie Simulationshardware (z.B. SimitUnit) |
| > zehn Hochleistungsrechner inklusive 4k-Bildschirme |
| > demnächst: mehrere HoloLens 2 |
