Forschungsprojekt Reallabor Antrieb 4.0: Use Cases für digitalisierte Wertschöpfungsketten

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Im Forschungsprojekt Reallabor Antrieb 4.0 erproben die Beteiligten herstellerübergreifende Use Cases zur Digitalisierung entlang der Wertschöpfungsketten.

• Herstellerübergreifende Lösungen für die Industrie: Start des Projektes Reallabor Antrieb 4.0

• Erprobung von Use Cases zu digitalisierten Wertschöpfungsketten

• Forschungsvereinigung Elektrotechnik beim ZVEI als Konsortialleitung 

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) hat die Förderung des Forschungsprojektes Reallabor Antrieb 4.0 im Rahmen des Förderprogramms KoPa 35c bewilligt. Während des Projektes erproben die Beteiligten herstellerübergreifende Use Cases zur Digitalisierung und entlang der Wertschöpfungsketten. Dabei handelt es sich zum Beispiel um die mögliche „Plug & Play“-Inbetriebnahme von Antrieben oder deren Optimierung bezüglich diverser Anwendungen.

Bislang verhindern unter anderem die mangelnde Verfügbarkeit von Daten und das Fehlen offener Standards und Konzepte zur Interoperabilität marktreife Innovationen. Das Reallabor Antrieb 4.0 forscht aus diesem Grund an den Grundlagen zur Entwicklung benötigter Standards im Bereich Industrie 4.0. Es erarbeitet dabei neue Geschäftsmodellansätze auf Grundlage digitalisierter Wertschöpfungsketten. Somit adressiert es zentrale Themen des Leitbildes 2030 der Plattform Industrie 4.0. Das betrifft besonders die ökonomischen und ökologischen Aspekte der industriellen Nachhaltigkeit. 

Reallabor Antrieb 4.0: Herstellerneutrale Lösungen für gleichgelagerte, übergreifende Aufgaben

Bis jetzt ist es nur durch hohen Aufwand möglich, Antriebe unterschiedlicher Hersteller zu kombinieren. Vor ihrem Einsatz gilt es zudem oft, Antriebe aufwändig zu parametrieren. Der Forschungsansatz von Reallabor Antrieb 4.0 besteht nun darin, auf vorwettbewerblicher Basis herstellerneutrale Lösungen für gleichgelagerte, übergreifende Herausforderungen zu erarbeiten und die Verfügbarkeit, Transparenz und Interoperabilität sowie der Zugang zu Daten zu steigern. Dafür werden ein Gaia-X-kompatibler Datenraum geschaffen, die technischen Rahmenbedingungen für die notwendige Kommunikation ermittelt und künstliche Intelligenz gezielt zur Datenanalyse eingesetzt. Darüber hinaus entsteht physischer Demonstrator, der auf der Zusammenarbeit unterschiedlicher Antriebe basiert.

Die Entwicklung exemplarischer Use Cases, an der mehrere Industrieunternehmen beteiligt sind, dient dazu, die Forschungsergebnisse in die Praxis zu überführen. Sie soll somit die Mehrwerte für das gesamte Wertschöpfungsnetzwerk vom Hersteller über den Maschinenbauer bis hin zum Endkunden verdeutlichen. Um die Forschung in die Breite zu tragen, soll außerdem eine starke Community rund um den Antrieb 4.0 entstehen. 

Innovationskraft der Branche stärken

„Wir freuen uns sehr, das Projekt Reallabor Antrieb 4.0 als Konsortialleitung gemeinsam mit unseren Verbundpartnern der Fraunhofer-Gesellschaft und der TU Darmstadt vorantreiben zu dürfen. Die Elektro- und Digitalindustrie ist ein zentraler Technologielieferant und Lösungsanbieter für die Automatisierung und Digitalisierung unserer Wirtschaft. Reallabor Antrieb 4.0 wird die Innovationskraft unserer Branche zusätzlich stärken“, so Jochen Schäfer, Geschäftsführer der Forschungsvereinigung Elektrotechnik beim ZVEI.

“Im Rahmen des Projekts wird eine modulare Service- & Marktplattform für smarte Produkt-Service-Systeme rund um den Antrieb 4.0 konzipiert, auf der wertschöpfungsstufenübergreifende Services, wie eine automatisierte Inbetriebnahme und Optimierung von Antrieben, angeboten und nachgefragt werden können. Fundament dieser Plattform bildet ein Gaia-X-kompatibler Datenraum mit angemessener Data Governance wodurch die Datensouveränität der beteiligten Akteure im Ökosystem gewährleistet werden kann. Solche Service- & Marktplattformen auf denen zukunftsweisende Services mit ökonomischem und ökologischem Mehrwert gehandelt werden, haben das Potenzial die Branche der Antriebshersteller radikal zu verändern.” so Priv.-Doz. Dr. Tassilo Schuster Abteilung Innovation & Transformation, Fraunhofer IIS.

Integration von Daten aus dem Bereich Industrie 4.0

“Wir freuen uns sehr, im Projekt unsere Vorstellungen der Integration von Daten aus dem Bereich Industrie 4.0 / Industrial Internet of Things in einem gemeinsam nutzbaren Datenraum in der Praxis erproben zu können. Die hier zu bewältigenden Herausforderungen werden zukünftig in vielen Bereichen des unternehmensübergreifenden Datenaustauschs bzw. der übergreifenden Datennutzung zu lösen sein. Die Lösungskomponenten können letztlich auch als Blaupause für den Transfer in vergleichbare Fragestellungen anderer Branchen und Anwendungsumgebungen dienen“, so Dr. Jan Hofmann von der Abteilung Data Spaces & IoT Solutions des Fraunhofer IIS.

“Die Verknüpfung von datengetriebener Analyse und Methoden der künstlichen Intelligenz mit Anwendungsfeldern der elektrischen Antriebe ist ein spannendes Themenfeld. Mit dem Reallabor Antrieb 4.0 werden verschiedene Lösungsbestandteile entwickelt und nutzerorientiert auf einer Serviceplattform zusammengeführt – beispielsweise für eine automatisierte Inbetriebnahme und Optimierung von Antriebssystemen”, so Dr.-Ing. Martin Schellenberger, verantwortlich für Data-Analytics am Fraunhofer IISB.

Standardisierte Vernetzung elektrischer Antriebe

„Drehzahlvariable elektrische Antriebe sind aus der heutigen Produktions- und Prozesstechnik nicht mehr wegzudenken. Diese Antriebe nehmen laufend Daten über den Lastzustand der angeschlossenen Motoren und Anlagen auf, die heute jedoch häufig nur lokal im Antrieb verarbeitet werden. Durch das Projekt findet eine herstellerübergreifende und standardisierte Vernetzung elektrischer Antriebe statt, wodurch mittels korrelierter Datenanalyse eine bessere Steuerung und Überwachung von kompletten Anlagen möglich wird. Ein Beispiel ist die Aufnahme von Energieverbrauchsdaten, die neben dem Lastmanagements auch die Ermittlung des „Carbon Footprint“ erlauben“, so Prof. Dr.-Ing. Gerd Griepentrog, Fachgebiet Leistungselektronik und Antriebsregelung, TU Darmstadt.

"Mit Time-Sensitive Networking innerhalb der Maschine und einer darüber realisierten Cloud-Anbindung werden wir einen Grad an Vereinheitlichung der Schnittstellen erreichen, den es bisher so nicht gab: Standardtechnologie mit Anbindung an das weltweite Netz und zugleich garantierte Reaktionszeiten, die eine Echtzeitregelung ermöglichen", ergänzt Prof. Dr. Björn Scheuermann, Fachgebiet Kommunikationsnetze TU Darmstadt.

Reallabor Antrieb 4.0: Laufzeit von drei Jahren

Das Forschungsprojekt hat eine Laufzeit von drei Jahren. Verbundpartner des Projektes sind die Forschungsvereinigung Elektrotechnik beim ZVEI (Konsortialleitung), die Fraunhofer-Institute IIS und IISB sowie die Fachgebiete Leistungselektronik und Antriebsregelung bzw. Kommunikationsnetze des Fachbereichs Elektrotechnik und Informationstechnik (etit) der Technischen Universität Darmstadt. Darüber hinaus wirken 13 assoziierte Partner bei Reallabor Antrieb 4.0 mit.

Bild oben: Reallabor Antrieb 4.0, Gruppenfoto vom Kick-Off-Meeting. Bildquelle: Forschungsvereinigung Elektrotechnik beim ZVEI

Weitere Informationen: https://www.fv-elektrotechnik.de/startseite

Erfahren Sie hier zudem, wie der ZVEI die Kompatibilität von Sensoren und Aktoren vorantreibt.

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