05.06.2024
学習のための工場
カールスルーエ工科大学（KIT）生産工学研究所（wbk）の生産技術研究所にあるグローバル生産ラーニング・ファクトリーは、このような施設である。ここは学生にとって学習の場であるだけでなく、科学と産業を結びつけ、革新的なコラボレーションの出発点にもなっている。
ヨシップ・コプチッチはカールスルーエ地方を熟知している。10年近く営業担当としてこの地域を担当しているからだ。カールスルーエ工科大学（KIT）の生産工学研究所（wbk）の生産技術研究所にも詳しい。ここにはグローバル生産ラーニング・ファクトリーがあり、生産に関連する新技術や新工程のデモンストレーションと学習の場となっている。Kopcic は毎年開催されるハッカソンの審査員として、また Balluff の自動化ソリューションを提供することで、その技術的専門知識でラーニングファクトリーチームをサポートしています。
革新的なコラボレーションの出発点
wbk 生産技術研究所には長い歴史があります。1952 年に Walter Schmidt 教授によって設立されたこの研究所は、過去数十年の技術および産業の進歩を反映して発展してきました。カールスルーエ工科大学（KIT）の一部として、新しい生産技術や新技術の開発に関する応用志向の研究を目標に掲げています。生産システム」、「機械・システム・プロセスオートメーション」、「製造・材料技術」の3つの主要研究分野に分かれている。2015年にヨシップ・コプチッチ氏が、より柔軟で効率的な生産を実現するIO-Link通信規格を荷物に入れて立ち寄ったことが、革新的なコラボレーションの出発点となった。
学生はラーニング・ファクトリーを通じて複雑な生産システムを体験し、研究活動のためのデータを収集することができる。
理論と実践のリンク
wbkの生産システム研究所長であるギゼラ・ランザ氏は、ラーニング・ファクトリーの基本的な考え方を次のように説明する：「学生たちは、未来の生産技術に関する理論的な疑問を実践し、研究できる場所を持つべきです。wbkとBalluffは、産業界の他の企業とともに、このアイデアを現実のものにすることに着手した。
「当初、学習工場はさまざまなステーションからなる据え置き型の生産システムでした」と、最初のトレーニングコースとワークステーションが開発され、運用が開始されたとき、すでに学生として参加していたマグナス・カンドラーは説明する。当時、カールスルーエで経営工学を学んでいたカンドラーは、トレーニング工場の立ち上げを手伝った。「今、研究助手としてプロジェクトを継続し、発展させ、形にしていくことは、さらにやりがいのあることです」と、カンドラーは言う。彼は現在、生産システム計画とデジタル現場管理に焦点を当てている。
新しい生産形態の応用
グローバル・プロダクション・ラーニング・ファクトリーは、学生だけに門戸を開いているわけではない。wbkは、企業やその他の組織向けの研修コースや講義も提供している。「ここでは、生産における新しいトレンドに対する認識を高め、予知保全、循環型経済、人間と機械の協働といった新しい技術やアプローチを、企業が自ら体験する機会を提供しています」とカンドラーは言う。
モジュラー、モバイル、自給自足
「これを可能にするためには、学習工場は最先端のものでなければなりません」と、学習工場のハードウェアを担当するアレクサンダー・ガイザーは説明する。「研究所では、ラーニング・ファクトリーで新しいテクノロジーを使う方法を常に模索しています。結局のところ、この施設は教育や進学のための旗艦施設であるだけでなく、企業が革新的なソリューションを発表する場でもあるのです」。
パンデミック（世界的大流行）の最中、研究所はオンライン教育に頼った。チームは、その時間を利用して、時代遅れのコンセプトを見直した。Balluffや他のパートナーとともに、学習工場をさらに発展させるためのアイデアが練られた。さらに、製品パスポートによる個々の製品のシームレスなトレーサビリティと、循環経済というトピックが重要な役割を果たしている。
ワークステーションは同じ基本構造で構成され、その上に生産工程に必要な個々の機械が取り付けられる。この新しい構造により、ラインの再編成に必要な時間が大幅に短縮された。
現在、トレーニング工場は10台の移動式ワークステーションで構成されており、各ワークステーションには、移動可能で自給自足的な操作を保証するために、無線技術、電動アクチュエーター、バッテリーが装備されている。ステーションはすべて同じデザインで、生産工程の要求に応じて異なるツール、機械、ロボットを装備することができる。
新しい10基のステーションは、2台の産業用ロボット、1台の協働ロボット、3台の空気圧プレスによって補完されている。このモジュール性により、さまざまな産業シナリオをマッピングすることが可能になり、参加者のビジネス目的に合わせて可能な限りカスタマイズすることができる。「高い柔軟性、短い切り替え時間、簡単な試運転に重点を置きました」とガイザー氏はその目的を語る。
ステーションは、生産工程をガイドするように設計されている。生産工程の "レシピ "はシステムに保存され、部品は識別され、ディスプレイや光信号によって、何をすべきかが正確に示される。これにより、エラーの可能性を減らし、トレーニングコストを削減することができる。
価値あるインパルス
IO-Link ワイヤレスマスタから、個々の部品を認識するための RFID 読み取り/書き込みヘッド、プロセスデータに加えて振動、温度、湿度などの環境データを計測する状態監視センサ（BCM）まで、Balluff のコンポーネント 120 個以上がトレーニング工場に導入されました。
「当初は、主にトレーサビリティと製品パスポートに焦点を当てていました。「Balluff社のJosip Kopcic氏との対話を通じて、状態監視にも焦点が当てられるようになりました。この交流ときっかけには本当に感謝しています」。
「進歩は決して止まりません。「だからこそ Balluff では常に新しいソリューションを見つけ、トレンドを実用的な製品に変換しようとしているのです。ラーニング・ファクトリーにもその意欲があります」。
BCM によって収集されたデータは、たとえば、生産プロセス中の異常を検出し、システムの状態について結論を導き出すために使用することができます。その結果、例えば人工知能や機械学習を利用するなど、予知保全の分野で新しいソリューションを開発するための多くのアプローチが生まれる。学生が様々なアプローチを試すための理想的な基礎となる。
素晴らしいアイデアのために努力を重ねる
Balluff の関与はハードウェアだけにとどまりません。センサーとオートメーションのスペシャリストは、毎年開催されるハッカソンもサポートしている。約30人の学生が学習工場で30時間かけていくつかのケースに取り組みます。出来上がったアイデアは発表され、有効性、独創性、成熟度、あるいは基礎となるビジネスモデルや市場の可能性など、さまざまな基準に基づいて実践と科学の専門家からなる審査員によって評価される。
優勝チームには1500ユーロ以上の豪華賞品が贈られる。「ハッカソンでは誰もが全力を尽くします。会場からはやる気と情熱が伝わってきます。このような短時間で、各チームがどのように新しいソリューションを開発するのかを見るのは魅力的です」と審査員でもあるコプチッチ氏は語る。
マグナス・カンドラー氏（左）とアレクサンダー・ガイザー氏（右）は、wbkの学術スタッフで博士候補生である。 カンドラー氏は生産システム計画グループに所属し、デジタル現場管理を研究している。ラーニング・ファクトリーで企業向けのトレーニングコースを開催し、ビジネスモデルを担当している。アレクサンダー・ガイザーは品質保証グループに所属し、e-モビリティの観点から燃料電池部品の再製造に携わっている。
ウィンウィンの関係
「トレーニング工場での研究、トレーニングコース、ハッカソンは、私たちにとってフラッグシップです」とカンドラーは言う。「私たちのホールに来ると、モバイル・ワークステーションがまず目に入ります。これは、パートナー、学生、企業との対話も促進します」。バルーフ社とwbk社にとって、この関与はWin-Winの関係です。学生たちは私たちのソリューションに接します。彼らの多くは卒業後に自分の会社を設立したり、産業界で自分の居場所を見つけたりします。そのうちの何人かは、私たちのことを覚えてくれています。その結果、すでに数多くのプロジェクトが生まれています」とコプチッチ氏は嬉しそうに語る。