Drei Pilotfabriken als Technologiedrehscheibe

Die Anforderungen an gegenwärtige und künftige Innovationen werden immer komplexer. Eine rein technische Funktionssteigerung reicht nicht mehr aus, um die dicht gewordene Bedarfslage für ein neues Produkt oder einen neuen Prozess hinreichend zu bedienen. Rechtliche Rahmenbedingungen, umfassende Sicherheitsvorkehrungen, ökologische Unbedenklichkeit, soziale Verträglichkeit und viele Aspekte mehr müssen heute und in Zukunft im Innovationsprozess bewältigt werden.
 

KMU oft außen vor

Um all dem gerecht zu werden und Nutzen durch Digitalisierung entlang der Wertschöpfungskette zu stiften, ist ein umfangreicher Informationsaustausch zwischen den Kompetenzträgern notwendig. Das Beschaffen von Informationen ist infolge ihres Überangebots ein oft mühsamer und langwieriger Prozess, insbesondere wenn es um die Überprüfung ihrer Qualität geht. Für KMU stellt der Zugang zu Informationen eine große Hürde dar, weil die gemeinsame Sprache fehlt, weil Barrieren gegenüber Forschungsinstituten bestehen und die Orientierung, was möglich wäre, insgesamt fehlt. Zusammenarbeit erfolgt daher oft nur in kleinem Rahmen und zumeist bilateral. Die Effizienz eines Teams kommt entschieden zu kurz.
 

Datenplattformschließt Informationslücken

Mit dem Innovationslabor „PilotLin-X“ entsteht nun die Datenplattform AMIDS (Austrian Manufacturing Innovation Data Space). AMIDS bietet für Innovationsvorhaben ein maximales Angebot, was das Bereitstellen und den Austausch von Informationen betrifft. Auf Basis der Gaia-X-Initiative und -Technologie sowie eines darin domänenspezifisch einzurichtenden Datenraums soll eine Informationsdrehscheibe geschaffen werden, die auf einfache Weise ermöglicht, kooperativ mit anderen das zumeist komplexe Innovationsvorhaben effizient zu bearbeiten. Erklärtes Kernziel: Der Zugang zu diesem Datenraum muss äußerst einfach und niederschwellig sein. Trotzdem ist ein hohes Maß an Datensicherheit und Rechtssicherheit gegeben – flankiert von höchster Transparenz im Bereich Datenverkehr und Datensicherung. Die notwendigen Infrastrukturen werden im Innovationslabor geschaffen, das von einem noch zu gründenden Verein betrieben werden soll.
 

Ökologie ist oberste Prämisse

Das Innovationslabor wird der erste Datenraum auf Gaia-X-Basis in Österreich werden. Es wird ein Platz sein, wo Wissenschaft und Unternehmen zusammentreffen. Das Labor, das auf den Produktionssektor zugeschnitten sein wird, soll sich stark an einer nachhaltigen Produktion orientieren. Um die Ziele in Europa punkto Klimaneutralität zu erreichen, gilt es vor allem, über die Wirkung der Netzwerke auch ökologische Zusammenhänge und Treiber darzustellen und aufgrund der verbesserten Durchgängigkeit und Transparenz der Daten die besseren Entscheidungen zu treffen. Der Datenraum soll somit auch über umfassende Informationen wie gesetzliche Grundlagen, Kennzahlen und Bewertungsmaßstäbe für den CO₂-Footprint, Verwertungs- und Entsorgungsmöglichkeiten, Wertstoffabnehmer und weitere Netzwerke zur Kreislaufwirtschaft verfügen.
 

Spielwiese für KMU

Ab November 2022 startet der Aufbau dieser leistungs- und wettbewerbsfähigen, sicheren und vertrauenswürdigen Dateninfrastruktur. Das Innovationslabor ermöglicht österreichischen Unternehmen – vor allem auch KMU – den Datenraum für die eigenen Tätigkeitsbereiche zu testen und Erfahrungen zu sammeln. Es werden spezielle Testumgebungen (Szenarien) und Simulationen zur Verfügung gestellt – im Sinne einer „Spielwiese“ für KMU.

„In zwei bis drei Jahren will das Innovationslabor Kurse und Schulungen anbieten, um Interesse bei den KMU zu wecken und ihnen die Möglichkeiten näherzubringen. Ebenso wird ein Support für die Nutzer des Datenraums bereitgestellt. Später sollen für KMU auch Innovationsworkshops und Machbarkeitsstudien angeboten werden“, blickt Gerald Berger-Weber, Vorstand des IPPD – Institute of Polymer Processing and Digital Transformation der JKU Linz, in die Zukunft.

Anwendungsfälle richtungsweisend für „PilotLin-X“

Bei modernen Wertschöpfungsketten ist das Vernetzen von Partnern notwendig. So sind schon zahlreiche Datenmodelle und -plattformen entstanden. Diese sind aber oft mehr theoretischer Natur als anwendungserprobt. Der im Innovationslabor entwickelte Datenraum AMIDS wird deshalb im dazu korrespondierenden F&E-Projekt „ResearchLin-X“ auf seine Tauglichkeit geprüft. Anhand zweier Anwendungsfälle mit jeweils sehr komplexen Wertschöpfungsketten und Aufgabenstellungen wird einerseits entwickelt und anderseits geprüft, inwieweit sich AMIDS als praxistauglicher Datenraum darstellt: einfach zugänglich, gut handhabbar und datensicher.

„Es wird angestrebt, die Forschungsergebnisse über die vorhandenen – und dann vernetzten – Infrastrukturen der Pilotfabriken mittels Live-Veranstaltungen und Events zu präsentieren“, erklärt Berger-Weber.

Von der Idee bis zum Spritzgussteil

Im Anwendungsfall „Datenintegration über den Produktlebenszyklus von Kunststoff-Spritzgussteilen“, der schwerpunktmäßig an der LIT Factory in Linz angesiedelt ist, steht die Datendurchgängigkeit im Fokus. Bisher wurden hier Daten entlang der Wertschöpfungskette nur sehr eingeschränkt und wenig durchgängig eingesetzt. Obwohl einzelne Bereiche wie CAD/CAM-Kopplung, die Simulation der Fertigung der Werkzeugeinsätze und die Nutzung von Normteilkatalogen bereits einen sehr hohen Reifegrad besitzen, fehlen vergleichbare Lösungen für andere Abschnitte der Wertschöpfungskette. Denn hier gibt es noch keine anwendbaren standardisierten Datenmodelle und Schnittstellen. Der Anwendungsfall zielt u.a. auf die durchgängige Optimierung der Voreinstellung einer Spritzgießmaschine, auch mithilfe künstlicher neuronaler Netze und Assistenzsysteme, ab. Weiters auf eine produktlebenszyklusübergreifende Modellierungs- und Simulationskette am Beispiel der Kunststoff-Bauteilentwicklung und -Produktion bis hin zur Wiederverwertung der Kunststoffteile durch mechanisches Recycling.
 

Weitere Ziele dieses Forschungsvorhabens:

1. effiziente Nutzung des Datenraums AMIDS für das gemeinsame Design und die standortübergreifende Fertigung eines konkreten Kunststoffbauteils entlang der gesamten Wertschöpfungskette von der Produktidee bis zum fertigen Bauteil
    
2. Nachweis der höheren Effektivität im Prozess infolge der datenraumbasierten Vernetzung
    
3. Erstellen eines digitalen Produktpasses im Datenraum AMIDS
    
4. Optimierung der Energieflüsse in der Fertigung zur ressourcenschonenden, effizienten und nachhaltigen Produktion von Bauteilen
    
5. sichere und vertrauenswürdige Berechnung des PCF (Carbon Foot Print of Products and Processes) entlang der Wertschöpfungskette auf Basis von Realdaten aus den Fertigungsprozessen

Partner bei diesem Anwendungsfall sind die LIT Factory der JKU Linz, TU Wien, TU Graz, ENGEL AUSTRIA GmbH, motan holding GmbH, Haidlmair GmbH, Westcam Datentechnik GmbH, Siemens AG Österreich, T-Systems Austria GesmbH, Borealis AG, Meusburger Georg GmbH & Co KG.
 

Weiterer Use Case

Im anderen Anwendungsfall wird der gemeinsame Prozess des Co-Designs und der Co-Produktion eines mobilen Manipulators abgehandelt, der die dazu nötigen, jedoch verteilten Kompetenzen und Informationen über den Datenraum AMIDS zusammenführt. AMIDS vereint dazu alle beteiligten und verteilten Ressourcen.
 

„Wichtig ist der niederschwellige Zugang der österreichischen Industrieunternehmen zu den Zukunftsthemen, die sie im internationalen Wettbewerb für ihre Weiterentwicklung brauchen.“
Claudia Schickling, Leiterin Pilotfabrik Industrie 4.0

„Die smartfactory@tugraz ist der ideale Ort, um produktionsrelevante Digitalisierung zu erleben. Der Lehr- und Lernort dient dem uneingeschränkten Erfahrungsaustausch, damit die Wirtschaftstreibenden neue Ideen und Lösungsansätze für ihre eigene betriebliche Digitalisierung bekommen können.“
Rudolf Pichler, Leiter smartfactory@tugraz

„Mit Digitaler Transformation vernetzen wir die reale mit der digitalen Welt – auch in der Kunststofftechnik. Dabei gewinnt die Anwendung KI-basierter Methoden stark an Bedeutung. Wir erweitern damit physikalische Modelle und menschliches Know-how um datengenerierte Informationen aus der realen Prozesswelt.“
Georg Steinbichler, Leiter LIT Factory