Mit dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Forschungsimpuls Smart Factory Grids etabliert die Hochschule Esslingen einen dauerhaften interdisziplinären Forschungsverbund, der gerade am Industriestandort Baden-Württemberg wegweisende Impulse, Neuerungen und Erkenntnisse für den Wandel in der Fertigungsindustrie liefert.

Der Forschungsimpuls verfolgt die Vision einer in Zukunft dynamisch verteilten Fertigung, die sich zusammensetzt aus mehreren Fertigungseinrichtungen mit jeweils spezialisierten Fähigkeiten, um eine hochflexible Fertigung für kleine Stückzahlen mit kurzen Rüstzeiten zu ermöglichen.

Die Basis dieses Smart Factory Grids bildet ein Netzwerk aus neuartigen autonomen, adaptiven cyber-physischen Systemen, die …

• autonom agieren, sich abstimmen und Entscheidungen treffen,
• ihren eigenen Gesundheitszustand bewerten,
• resilient gegen IT-Störungen und IT-Angriffe sind,
• hochflexiblen Materialfluss ermöglichen,
• komplexe Bauteile mit großer Variantenvielfalt durch additive Fertigung flexibel herstellen.

Im Forschungsimpuls bündeln die Fakultäten „Informatik und Informationstechnik“ und „Maschinen und Systeme“ ihre Kräfte in 5 Forschungseinheiten, die von wissenschaftlich ausgewiesenen Professoren geleitet werden:

• Forschungseinheit 1: Adaptive Steuerung | Prof. Dr.-Ing. Sascha Röck | Fakultät Maschinen und Systeme

  Die Forschungseinheit ist am Forschungsinstitut 'Virtual Automation Lab' angesiedelt und fokussiert die Optimierung des Produktionsablaufs hinsichtlich verschiedener Kriterien, wie z.B. minimale Fertigungsdauer bei maximaler Energieeffizienz. Dazu wird eine automatische Online-Fähigkeitsbewertung aller beteiligten Fertigungssysteme, sogenannte Micro Manufacturing Units (MMU), auf Basis von Daten, Modellen und Methoden mit Digitalen Zwillingen untersucht. Zur Ausführung des Produktionsablaufs wird als hochflexibles Transportsystem der Einsatz autonomer Indoor-Flugroboter erforscht. Zur Unterstützung des Menschen in der sich ständig ändernden Produktionsumgebung werden Forschungsfragen zu Mixed Reality - basierten Assistenzsystemen betrachtet.

• Forschungseinheit 2: Autonome Systeme | Prof. Dr. rer. nat. Markus Enzweiler | Fakultät Informatik und Informationstechnik
  Die Forschungseinheit ist am 'Institut für Intelligente Systeme' angesiedelt und erforscht die optimale Zusammenarbeit autonomer Roboter als Kollektiv: von der Wahrnehmung bis zur Aktion. Zudem wird die Anpassung erlernter Fähigkeiten an veränderte Umgebungen und Aufgaben durch effizientes und kontinuierliches maschinelles Lernen auf Basis der in der verteilten Fertigung eines Smart Factory Grids erhobenen Daten untersucht.
• Forschungseinheit 3: System Health | Prof. Dr.-Ing. Peter Zeiler | Fakultät Maschinen und Systeme
  Die Forschungseinheit ist am 'Institut für Technische Zuverlässigkeit und Prognostik' angesiedelt und fokussiert die Erforschung des „Gesundheitszustands“ technischer Systeme, um Ausfälle und Stillstände zu verhindern sowie vorausschauende Instandhaltung zu ermöglichen. Besondere Herausforderungen stellen dabei die Vielzahl an heterogenen Daten, Modellen und Informationen sowie die hochflexiblen und dynamischen Fertigungsabläufe mit hoher Belastungsvariation dar.
• Forschungseinheit 4: Network Security | Prof. Dr. rer. nat. Tobias Heer  | Fakultät Informatik und Informationstechnik
  Die Forschungseinheit mit Anbindung an das 'IT-Security Labor' erforscht neuartige IT-Sicherheitskonzepte, da klassische statische und manuelle Sicherheitsansätze in der Smart Factory Grids Umgebung nicht mehr ausreichen. Der Fokus liegt dabei auf der Erkennung und Modellierung von Abhängigkeiten zwischen Diensten in komplexen Fertigungsanlagen, der Identifikation von Schwachstellen und deren potenziellen Auswirkungen sowie auf der Untersuchung sicherer Echtzeitkommunikationssysteme in hochvernetzten Anlagen.
• Forschungseinheit 5: Additive Fertigung | Prof. Dr.-Ing. Lukas Löber  | Fakultät Maschinen und Systeme
  Die Forschungseinheit mit Anbindung an das 'Labor für Werkstoff- und Festigkeitsprüfung' untersucht Forschungsfragen zur hochflexiblen Fertigung komplexer und funktionalisierter Bauteile in einem Smart Factory Grid mittels additiver Fertigung. Besondere Forschungsschwerpunkte werden auf die Modularisierung und Rekonfigurierbarkeit der additiven Fertigungseinheiten und -Prozesse sowie auf mobile additive Fertigungseinheiten gelegt.

Zwischen den Forschungseinheiten in den Instituten und Laboren wird im Forschungsimpuls eine starke und nachhaltige Quervernetzung erzielt. Die intensive Zusammenarbeit ermöglicht es, Synergien zwischen den einzelnen Forschungsfeldern zu nutzen, um bedeutende Mehrwerte in der Forschung zu erreichen.