05.06.2024
A tanulás gyára
Ezt képviseli a Karlsruhei Műszaki Intézet (KIT) Termeléstudományi Karának (WBK) gyártástechnológiai laboratóriumában működő "Globális Termelés" Tanulógyár (Learning Factory). Nemcsak a diákok tanulásának, hanem a tudomány és az ipar összekapcsolásának, valamint az innovatív együttműködés kiindulópontjának helyszíne.
Josip Kopčić jól ismeri a délnyugat-németországi Karlsruhe régiót. A Balluff kereskedelmi képviselőjeként közel 10 éve foglalkozik ezzel a területtel. Emellett jól ismeri a Karlsruhei Műszaki Intézet (KIT) Termeléstudományi Karának (WBK) gyártástechnológiai laboratóriumát is. Itt található a „Globális Termelés” Tanulógyár, egy demonstrációs tanulási környezet az új technológiák és gyártási folyamatok számára. Kopčić műszaki tudásával, az éves Hackathon (hacker maraton) zsűritagjaként és a Balluff automatizálási megoldásaival támogatja a Learning Factory csapatát.
Egy innovatív együttműködés kiindulópontja
A WBK Termeléstudományi Intézet hosszú múltra tekint vissza. 1952-ben alapította Dr.-Ing. Walter Schmidt professzor; fejlődése az elmúlt évtizedek technológiai és ipari előrehaladását tükrözi. A Karlsruhe Technológiai Intézet (KIT) részeként célja az új gyártási technikák alkalmazás-orientált kutatása és új technológiák fejlesztése. Az intézet három fő kutatási területre oszlik: „Gyártási rendszerek,” „Gépek, berendezések és folyamatautomatizálás,” valamint „Gyártás és anyagtechnológia.” Amikor Josip Kopčić 2015-ben csatlakozott, magával hozva az IO-Link kommunikációs szabványt a rugalmasabb és hatékonyabb termelés érdekében, az egy innovatív együttműködés kezdetét jelentette.
A Tanulógyárban a diákok komplex termelési rendszereket tapasztalhatnak meg, és adatokat gyűjthetnek saját kutatásaikhoz.
Az elmélet és a gyakorlat összekapcsolása
Gisela Lanza, a WBK termelési rendszerekért felelős igazgatója a következőképpen magyarázza az alapötletet: "A diákoknak rendelkezniük kell egy olyan hellyel, ahol a jövő gyártási technológiájára vonatkozó elméleti kérdéseiket a gyakorlatba helyezhetik és kutathatják - ez lenne úgymond a Tanulás gyára." A WBK és a Balluff más ipari vállalatokkal együtt azon dolgozik, hogy ezeket az elképzeléseket valóra váltsa.
"Kezdetben a Learning Factory egy különböző állomásokból álló, helyhez kötött termelési rendszer volt" - magyarázza Magnus Kandler, aki már hallgatóként volt a fedélzeten, amikor az első tanfolyamokat és munkaállomásokat kifejlesztették, illetve üzembe helyezték. Kandler akkoriban Karlsruhe-ban ipari mérnöknek tanult, továbbá segített a tanüzem felállításában. "Nincs is annál nagyobb öröm, hogy most kutatási asszisztensként folytathatom, fejleszthetem és alakíthatom a projektet" - mondja Kandler, akinek jelenlegi munkája a termelési rendszerek tervezése, illetve a digitális üzemi menedzsment.
Új termelési módszerek alkalmazása
A Learning Factory "Global Production" ajtaja nem csak a diákok számára nyitott. A WBK képzéseket vagy előadásokat is kínál vállalatok és más szervezetek számára. "Ez egy lehetőség számunkra, hogy felhívjuk a figyelmet az új gyártási trendekre, és lehetőséget adjunk a vállalatoknak arra, hogy saját maguk tapasztalják meg az olyan új technológiákat és megközelítéseket, mint a prediktív karbantartás, a körforgásos gazdaság vagy az ember és robot közötti együttműködés" – mondja Kandler.
Moduláris, mobil és önellátó
"Ahhoz, hogy ez lehetséges legyen, a Tanulógyárnak a legkorszerűbbnek kell lennie" - magyarázza Alexander Geiser, aki a hardverért felelős. "Az intézetben mindig keressük a módját annak, hogyan használhatunk új technológiákat a Tanulógyárban. Végül is ez a zászlóshajónk nemcsak az oktatás, a továbbképzés számára, hanem egyúttal platformként is szolgál a vállalatok részére, ahol innovatív megoldásaikat is bemutathatják." "Ahhoz, hogy ez lehetséges legyen, a Learning Factory-nak a legkorszerűbb technológiát kell használnia" – magyarázza Alexander Geiser, aki a Learning Factory hardveréért felelős. "Az intézetben folyamatosan keressük az új technológiák használatának módjait. Végül is nemcsak az oktatás és a továbbképzés zászlóshajója, hanem platformként is szolgál a vállalatok számára, hogy bemutassák innovatív megoldásaikat."
A világjárvány idején az intézet az online oktatásra támaszkodott. A csapat arra használta ki az időt, hogy felülvizsgálja az elavult koncepciót. A Balluff és más partnerek közösen ötleteket dolgoztak ki a tanulói gyár továbbfejlesztésére: modulárisnak, mobilnak és önellátónak kell lennie. Emellett fontos szerepet játszik az egyes termékek zökkenőmentes nyomon követhetősége egy termékútlevél segítségével, valamint a körforgásos gazdaság témája.
A munkaállomások azonos alapszerkezetből állnak, amelyekre aztán a gyártási lépéshez szükséges egyes gépeket szerelik fel. Az új felépítés jelentősen csökkentette a gyártósor átállításához szükséges időt.
Ma az oktatóüzem tíz mobil munkaállomásból áll, amelyek mindegyike vezeték nélküli technológiával, elektromos működtetőelemekkel és akkumulátorokkal van felszerelve a mobil és önellátó működés biztosítása érdekében. Az állomások mind azonos kialakításúak, és a gyártási folyamat követelményeitől függően különböző szerszámokkal, gépekkel vagy robotokkal szerelhetők fel.
A tíz új állomást két ipari robot, egy együttműködő robot és három pneumatikus présgép egészíti ki. Ez a modularitás lehetővé teszi az ipari forgatókönyvek széles skálájának leképezését, hogy a résztvevők számára a lehető legnagyobb mértékű testreszabhatóságot biztosítsák saját üzleti céljaikhoz. "A hangsúly a nagyfokú rugalmasságon, a rövid átállási időn és az egyszerű üzembe helyezésen volt" - írja le a célt Geiser.
Az állomásokat úgy alakították ki, hogy az embereket végigvezessék a gyártási folyamaton. A gyártási lépés "receptjét" a rendszer tárolja, az alkatrészt azonosítják, és kijelzők vagy fényjelzések mutatják, hogy pontosan mit kell tenni. Ez csökkenti a hibakészséget és a képzési költségeket.
Értékes impulzusok
Az idők során több mint 120 egyedi Balluff-összetevőt telepítettek a tanüzembe, az IO-Link vezeték nélküli masterektől kezdve az egyes alkatrészek felismerését szolgáló RFID olvasó- és írófejeken át az állapotfigyelő érzékelőkig (BCM), amelyek a folyamatadatok mellett környezeti adatokat, például rezgést, hőmérsékletet vagy páratartalmat is mérnek.
"Kezdetben elsősorban a nyomon követhetőség és a termékútlevél témakörére összpontosítottunk" - mondja Geiser. "A Ballufftól, Josip Kopčićtól kapott visszajelzések alapján a hangsúly inkább az állapotfelügyeletre helyeződött át. Nagyra értékeljük ezt az eszmecserét és a lendületet."
"A fejlődés soha nem áll meg" – magyarázza motivációját Kopčić. "Ezért a Balluffnál mindig új megoldásokat keresünk, és a trendeket praktikus termékekké alakítjuk. Ez hajt minket a Learning Factory tekintetében is."
A BCM által gyűjtött adatok felhasználhatók például arra, hogy a gyártási folyamat során észleljük a rendellenességeket, és következtetéseket vonjunk le a rendszer állapotára vonatkozóan. Ez számos megközelítést eredményez a prediktív karbantartás területén új megoldások kifejlesztéséhez, például a mesterséges intelligencia és a gépi tanulás alkalmazásával. Ideális alap a hallgatók számára a különböző megközelítések teszteléséhez.
Egy zseniális ötletért a gyakorlatban
A Balluff részvétele azonban nem csak a hardverre korlátozódik. Az érzékelő- és automatizálási specialista az évente megrendezésre kerülő -Hackathont is támogatja. Mintegy 30 diák 30 órán át dolgozik különböző eseteken a Tanulógyárban. Az így kapott ötleteket egy gyakorlati és tudományos szakértőkből álló zsűri mutatja be és értékeli különböző kritériumok, például a hatékonyság, az eredetiség és az érettség, illetve a mögöttes üzleti modell és a piaci potenciál alapján.
A győztes csapat több mint 1500 eurós, szép összegű díjat kap. "A Hackathonon mindenki a legjobbját nyújtja. Érezhető a motiváció és a szenvedély a teremben. Lenyűgöző látni, ahogy a csapatok ilyen rövid idő alatt új megoldásokat dolgoznak ki" - mondja Kopčić, aki egyben a zsűri tagja is.
Magnus Kandler (balra) és Alexander Geiser (jobbra) a WBK tudományos munkatársai és doktorjelöltjei. Kandler úr a Production System Planning csoport tagja, és a digitális üzemi menedzsmentet kutatja. A Learning Factory keretében képzést tart vállalatok számára, és az üzleti modellekért felelős. Alexander Geiser a minőségbiztosítási csoportban dolgozik, és részt vesz az üzemanyagcellás alkatrészek újragyártásában az e-mobilitás keretében.
Win-Win helyzet
"A Tanulógyárban folyó kutatás, a tanfolyamok és a Hackathon zászlóshajó számunkra" - mondja Kandler. "Amikor belép a létesítménybe, a mobil munkaállomások az egyik első dolog, amit meglát. Ez beszélgetésindítóként is szolgál a partnerekkel, diákokkal és vállalatokkal." Balluff és a WBK számára a részvétel mindkét fél számára előnyös: "A diákok kapcsolatba kerülnek a megoldásainkkal. Sokan közülük a diploma megszerzése után saját céget alapítanak, vagy az iparban találják meg a helyüket. Néhányan közülük aztán emlékeznek ránk, s ez már számos projektet eredményezett" - mondja boldogan Kopčić.