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Hightech für die Zukunft

Martin-Luther-Universität beteiligt sich an Entwicklung neuartiger Produktionsanlagen

Nummer 026/2007 vom 15. Februar 2007
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" haben sich Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) mit verschiedenen Kooperationspartnern aus Forschung und Industrie diesem Problem angenommen. Aufgabe der halleschen Ingenieure und Informatiker ist es, Steuerungsmodule mit einer neuen Entwurfsmethodik zu entwickeln.

Heutige Fertigungsanlagen übertragen ihre Informationen wie 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. 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.

Hochschulen teilen sich Forschungsarbeit


Die involvierten 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. Eine Versorgung der Sensoren und Aktoren kann beispielsweise über Solarzellen, thermische Energiewandler oder aus den pneumatischen Systemen erfolgen", erklärt Hanisch weiter. Entsprechende Lösungen haben die Mitarbeiter der EnOcean GmbH bereits entwickelt und bei Treffen der Projektteilnehmer im Esslinger Stammsitz des Festo-Unternehmens vorgestellt. Festo ist eines der führenden Unternehmen für Fertigungsautomatisierung und koordiniert das Projekt." Die Fraunhofer Technologie-Entwicklungsgruppe entwickelt innovative Energiewandler; die TU Ilmenau unterstützt das Projekt vor allem mit Forschungen im Bereich der Mikroaktorik.

Funktionstüchtiger Gesamtdemonstrator
Die Entwicklung der notwendigen Komponenten konnte bis Dezember 2006 abgeschlossen werden. "Wir nutzen eine Steuerungsplattform, die unserem Anliegen entsprechend programmiert werden kann. Nun müssen wir bis zum Ende dieses Jahres die Einzelkomponenten zu einem vollständigen System zusammenführen, einen sogenannten Gesamtdemonstrator. Dieser besteht aus industrienahen Komponenten", erläutert Professor Hanisch. Abschließend erfolge eine sogenannte formale Verifikation, bei der das Modell durch mathematisch exakte Berechnungen seine volle Funktionsfähigkeit unter Beweis stellen muss.
Die Entwicklung der notwendigen Komponenten konnte bis Dezember 2006 abgeschlossen werden. "Wir nutzen eine Steuerungsplattform, die unserem Anliegen entsprechend programmiert werden kann. Nun müssen wir bis zum Ende dieses Jahres die Einzelkomponenten zu einem vollständigen System zusammenführen, einen sogenannten Gesamtdemonstrator. Dieser besteht aus industrienahen Komponenten", erläutert Professor Hanisch. Abschließend erfolge eine sogenannte formale Verifikation, bei der das Modell durch mathematisch exakte Berechnungen seine volle Funktionsfähigkeit unter Beweis stellen muss.


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.

 

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