Das Werk150 umfasst Aspekte der digitalen Fabrik mit der cloud-basierten 3DEXPERIENCE Plattform für das Produkt- und Prozessengineering mit zugehörigen Simulationswerkzeugen.

 

Eine wichtige Rolle spielt das Self Execution System (SES), ein automatisiertes System zur Überwachung und Steuerung von Maschinen und Produktionsprozessen, zur Planung von Produktionsschritten, Erfassung von Daten und zur Analyse von Produktionsdaten. Im Werk150 steuert das SES die Produktion. Dabei wird ein großer Teil der Daten vom ERP System SAP/4 HANA bereitgestellt.

 

Sowohl vor dem, als auch nach dem eigentlichen Produktionsprozess unterstützt das Programm „Visual Paradigm" das Prozessmapping, -analyse und -kennzahlen. Daten werden auf Edge-Servern oder Cloud-Speichern (Microsoft Azure) gespeichert und verarbeitet.

 

Die Vernetzung der Bestandteile eines solchen Produktionssystems wird dabei von einem 5G Standalone Campusnetz gestützt. Es bietet die Möglichkeit, die Produktionsprozesse durch den Einsatz von Echtzeitkommunikation und Vernetzung zu optimieren. Durch die hohe Bandbreite und geringe Latenz von 5G können Maschinen und Sensoren schnell und präzise miteinander kommunizieren, was eine effiziente Steuerung der Produktionsprozesse ermöglicht.

In der physischen Fabrik stehen für die Fertigung von Bauteilen neun verschiedene 3D-Drucker (Stratasys Obejt3000 connex3TM, Ultimaker, Raise3D Pro3) sowie eine CNC-Fräsmaschine (Emco Concept mill 260) und ein Laser Cutter (Speedy300TM flexx-trotec) zur Verfügung. Ein zentrales Element der Infrastruktur sind die cyber-physische Module des FlexConveyor der GEBHARDT Fördertechnik GmbH, ein flexibles Fördersystem, das es ermöglicht, verschiedene Logistikprozesse in Echtzeit zu simulieren und zu optimieren.

 

In Verbindung mit dem wandlungsfähigen Montagesystem der BeeWaTec AG entsteht ein Industrie 4.0 reflektierender Shopfloor. In Kombination mit dem ART Motion Capture System werden die flexiblen Montagearbeitsplätze nach den gängigen Ergonomie-Richtlinien eingerichtet.

 

Ergänzt wird das Produktionssystem um verschiedene kollaborative Roboter wie z.B. dem UR5 oder UR10e, die bei der Realisierung hybrider Arbeitssysteme in der Produktion und Logistik ihren Einsatz finden.

 

Ein weiteres wichtiges Element der logistischen Infrastruktur sind freinavigierende und spurgebundene fahrerlose Transportsysteme, die es ermöglichen, Waren bzw. Transportbehälter (teil-)automatisch zu transportieren. Die Flotte der Fahrzeuge setzt sich aus zwei HERBIE carrybots, zwei Nebobotix Plattformen und einem BeeWaTec-Transportsystem zusammen.
 

Ebenso kommen neuste Erkenntnisse aus der Forschung zur dezentralen, autonomen Entscheidungsfindung und Prozessausführung auf Basis intelligenter logistische Objekte nach dem Ansatz der Selbststeuerung logistischer Prozesse im Werk150 zum Einsatz. Im Hinblick auf Smart Devices verfügt das Werk150 über zwei MetaQuest 2-Brillen, zwei Hololens 2 und eine Hololens 1 Brille für Augmented und Virtual Reality, die es ermöglichen, reale Produktionsprozesse mit einer virtuellen Umgebung zu verstehen und zu optimieren.

Das Werk150 ist eine der ersten Einrichtungen in Deutschland, welche über ein funktionierendes Standalone 5G-Indoornetz verfügt.

 

​Die Funkeinheiten im Werk150 sind mit einer Sendeleistung von bis zu 200 mW und einem Frequenzbereich zwischen 3,7 GHz und 3,8 GHz in etwa vergleichbar mit einem WLAN-Router.

 

Alle 5G-Funkanlagen befinden sich innerhalb des Werk150 und der Sendebereich beschränkt sich dabei nur auf die Forschungseinrichtung selbst. Zudem besteht jederzeit die Möglichkeit, das 5G-Netz an- und abzuschalten.

 

Software-seitig ist das Netzwerk für industrielle Anwendungen konfiguriert. Zum Beispiel ist die Download-to-Upload-Ratio mit 60% zu 40% speziell für den Upload von industriellen Maschinen oder mobilen Robotern zum Datenverarbeitungssystemen optimiert.

 

​Das 5G-Kernnetz basiert auf Release 16, wodurch derzeit Latenzen im Bereich von unter 10ms erreicht werden.

 

​​Das 5G-Campusnetz bildet die Testumgebung im Rahmen der Projekte 5G4KMU und 5G-OR.