Industrielle Fertigungsanlagen sind in Beschaffung und Unterhalt teuer, genauso wie deren Wartung und Pflege. Deshalb drängt die Industrie seit langem auf die Entwicklung neuer Prozessabläufe und Technologien, in denen Stückgutproduktionen effizienter und kostengünstiger erfolgen. Im Kooperationsprojekt „EnAS – Energieautarke Aktor- und Sensorsysteme“ suchen Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg mit verschiedenen Kooperationspartnern aus Forschung und Industrie eine Möglichkeit, diesem Ziel näher zu kommen. Aufgabe der halleschen Ingenieure und Informatiker ist es, Steuerungsmodule mit einer völlig neuen Entwurfsmethodik zu entwickeln.

Das Team um Prof. Dr. Hans-Michael Hanisch prüft das Studienmodell mit den separaten, jedoch noch verkabelten Steuerungseinheiten. Fotos: Paolo Schubert

Kostengünstig und flexibel
Heutige Fertigungsanlagen übertragen ihre Informationen – zum Beispiel Daten zum Materialfluss oder Wartungs- und Produktparameter – über kabelgebundene Sensoren. Diese Kabelsysteme müssen häufig an schwer zugänglichen Stellen platziert werden und sind im Falle eines Schadens mit hohen Instandsetzungskosten verbunden. „Ziel des Projektes ist es deshalb, Produktionsanlagen zu entwickeln, deren einzelne Produktionsabschnitte – eingeteilt in separate Module – drahtlos vernetzt miteinander kommunizieren“, erklärt Prof. Dr. Hans-Michael Hanisch vom Institut für Informatik an der MLU. Im modulartigen Aufbau sieht der Projektleiter Vorteile. „Die Aufteilung gewährt Flexibilität und Möglichkeiten eines schnelleren Umbaus oder einer problemlosen Erweiterung der Anlagen. Jede Einheit soll mit einer separaten Steuerungseinheit ausgestattet werden und so weitestgehend autonom arbeiten. Fällt dann ein Modul auf Grund eines Fehlers im Produktionsprozess aus, muss nicht mehr die gesamte Anlage gestoppt werden. Das spart Zeit und vor allem Geld.“

Dabei solle der Einsatz von Funk zur Datenübertragung nicht als Ersatz für eine Verkabelung verstanden werden; eher eröffne diese Art der digitalen Vernetzung neue Spielräume, gerade hinsichtlich der Bestückung von beweglichen Teilen und der Verfügbarkeit von Informationen. „Außerdem soll diese Technik auch für solche Unternehmen erschwinglich sein, die kleinere oder mittlere Stückzahlen herstellen.“

Hochschulen teilen sich Forschungsarbeit
Die Hochschulen, Einrichtungen und Unternehmen teilen sich die Forschungsarbeit. Die halleschen Wissenschaftler programmieren die erforderliche Software für die eigens hierfür entwickelten Steuerungseinheiten nach einem neuen internationalen Standard (IEC 61499). „Erste Testläufe am Studienmodell haben ergeben, dass unsere Geräte zuverlässig arbeiten, jedoch sind sie derzeit noch durch Kabel miteinander verbunden.“ Das technische Know-how zur drahtlosen Vernetzung komme von der hamburgischen Helmut-Schmidt-Universität und werde nachträglich installiert. Weiterhin sieht das EnAS-Konzept vor, alle Anlagen mit möglichst wenig Energieaufwand zu betreiben. „Auch das wollen wir mit Hilfe der intelligenten Funknetze erreichen“, erklärt Hanisch weiter. „Eine energieoptimale Versorgung der Sensoren und Aktoren kann theoretisch über Solarzellen, thermische Energiewandler, aus den pneumatischen Systemen oder aus Vibrationen der mechanischen Teile erfolgen. Entsprechende Lösungen haben die Mitarbeiter der EnOcean GmbH bereits entwickelt und bei den regelmäßig stattfindenden Treffen der Projektteilnehmer im Esslinger Stammsitz des Festo-Unternehmens vorgestellt. Festo ist eines der führenden Unternehmen für Fertigungsautomatisierung und koordiniert das Projekt.“ Die TEG entwickelt innovative Energiewandler; die TU Ilmenau unterstützt das Projekt vor allem mit Forschungen im Bereich der Mikroaktorik.

Erste Teile des Gesamtdemonstrators sind bereits installiert.

Funktionstüchtiger Gesamtdemonstrator
Die Arbeit wird von der Industrie und dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des Programms „next generation media“ finanziert und gefördert. Dieses Programm soll gemeinschaftliche Forschungen zur intelligenten Vernetzung von Mensch und Technik vorantreiben und Lösungen für neue Technologien und Prozesse bereitstellen.

Kontakt und weitere Informationen
Prof. Dr.-Ing. Hans-Michael Hanisch
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Institut für Informatik
Lehrstuhl für Automatisierungstechnik
Kurt-Mothes-Str. 1
06120 Halle (Saale)
Telefon: +49 (0)345 55-25970
Telefax: +49 (0)345 55-27304
E-Mail: hans-michael.hanisch@informatik.uni-halle.de