Vom Experten zum formalen Modell
Erreicht wurde dieses Ziel über die Erfassung von Anforderungen und Wissen sowie über die Anforderungsanalyse und Wissensmodellierung in Kombination mit schnell erstellten Software-Prototypen. Dieses Vorgehen erfolgte iterativ. Die Wissensmodellierung erfolgte auf Basis von Hospitation, Interviews und Reflektion an den Prototypen. Um in dem engen Zeitrahmen eines Transferprojektes von sechs Personenmonaten mehrere Prototypen und Versionen zu erstellen, wurde moderne Web-Technik verwendet (siehe Grafik). Nach der ersten Anforderungsanalyse wurde zunächst ein Prototyp mit einer schematischen Modellierung der Verpackungseinheiten und Fokus auf die Anordnung der Besteckeinsätze innerhalb einer Verpackungseinheit erstellt. Damit ergab sich ein klares Bild noch nicht berücksichtigter Details und somit eine Möglichkeit zur Anpassung und Verfeinerung der Anforderungen und des modellierten Verpackungswissens. Ein anschließend erstelltes, parametrierbares 3D-Modell berücksichtigte die Abhängigkeit der Höhe eines Stapels von Besteckeinsätzen von der Materialstärke und Formeigenschaften – insbesondere den Entformungsschrägen. Teile des Prozesswissens wurden als Schar affiner Transformationen beschrieben, also als Drehungen und Verschiebungen der Besteckeinsätze. Ein dritter Prototyp ergänzte dann ein CAD-Modell eines Besteckeinsatzes und modellierte in leicht erweiterbarer Form Verpackungsschemata, die allen Vorgaben entsprechen.
Vom virtuellen Modell
Das so entstandene Simulationsmodell ermöglicht nicht nur das automatische Bestimmen optimaler Verpackungseinheiten, sondern bietet auch die Grundlage zur Generierung von Ablaufanweisungen für Verpackungsmaschinen. In der Simulation werden die Besteckeinsätze in realer Reihenfolge gepackt. Dieser Ablauf lässt sich durch eine einfache Koordinatensystemtransformation auf die Geometrie einer bestimmten Maschine umrechnen. Die so gewonnenen Ablaufanweisungen können dann direkt vom Steuerungsprogramm der Maschine eingelesen und ausgeführt werden.
Integration in
Unternehmensprozesse
Dafür muss die virtuelle Verpackungssoftware in das ERP-System eingebunden sein, sodass ein durchgängiger digitaler Weg des Fertigungsauftrags entsteht – von der Auftragserstellung bis zur Maschinensteuerung. Eine stufenweise Umsetzung ist dabei kein Problem. Ein Mehrwert durch die virtuelle Verpackung entsteht bereits durch die automatische Optimierung der Verpackungseinheiten und der Einsparung unvollständig gefüllter Paletten. Die weitere Automatisierung verhindert vor allem Fehler im Verpackungsprozess, ohne die Flexibilität bezüglich neuer Produkte, Verpackungsgrößen und Verpackungsschemata einzuschränken. Somit hat das Fraunhofer-Anwendungszentrum IOSB-INA sein Know-how in der formalen Beschreibung von Produkten und Prozessen und mit Konfigurationsverfahren erfolgreich eingesetzt. Für den Transfernehmer Agoform ist ein konkreter Mehrwert entstanden. Für beliebige Produktvarianten und Verpackungseinheiten bestimmt die vom Fraunhofer IOSB-INA erstellte Software die optimale Anordnung und Menge pro Verpackungseinheit. Darüber hinaus können Ablaufanweisungen für die Steuerung einer Verpackungsmaschine generiert werden.
