Aktuální vydání

celé číslo

04

2024

Průmyslové roboty a automatizace výrobních a montážních linek

celé číslo

Inteligentní multifunkční snímače pro koncept Industrie 4.0

Jedenáct německých partnerských organizací z oborů výzkumu, vývoje a výroby spojilo své síly na řešení projektu RoMulus za účelem usnadnit a zrychlit vývoj moderních inteligentních multifunkčních snímačů potřebných pro průmyslovou výrobu organizovanou podle konceptu Industrie 4.0.

 Jednou z důležitých podmínek úspěchu při zavádění konceptu Industrie 4.0 v průmyslové výrobě je dostatečná nabídka inteligentních multifunkčních snímačů typu multiva­riable, umožňujících při minimálních požadavcích na prostor a energii měřit a předávat do okolí současně hodnoty dvou i více technologických veličin, např. tlaku, teploty, zrychlení apod., a také další údaje. Inteligentními multifunkčními snímači se stále častěji vybavují nejenom stroje, ale také vyráběné díly a sestavy, takže každý produkt může hlásit plánovaný postup své výroby, stav rozpracovanosti a požadované parametry stroje při aktuální operaci. Na základě těchto stavových dat se výrobní linka sleduje a organizuje v podstatě sama (obr. 1).

Projekt RoMulus

Jedenáct německých partnerských organizací z oborů výzkumu, vývoje a výroby se rozhodlo co možná nejvíce usnadnit a zrychlit vývoj moderních inteligentních multifunkčních snímačů potřebných pro strojírenskou a elektrotechnickou výrobu organizovanou podle konceptu Industrie 4.0. V rámci řešení nového projektu RoMulus (Robuste Multisensorik zur Zustandsüberwachung in Industrie 4.0-Anwendungen) chtějí partneři zjednodušit a standardizovat kroky vedoucí od základní myšlenky až k hotovému multifunkčnímu snímači tak, aby tyto přístroje bylo možné levně vyrábět i v malých výrobních sériích. Od tohoto projektu se očekává zvýšení konkurenceschopnosti malých a středně velkých podniků z oboru snímačové techniky, které budou moci svým zákazníkům z průmyslu nabídnout multifunkční snímače vyrobené na míru za výrazně nižší cenu než dosud.

 Náročný vývoj vyžaduje účinnou kooperaci

Vývoj multifunkčních snímačů k použití ve výrobě podle konceptu Industrie 4.0 je náročný zejména proto, že je v nich ve velmi malém prostoru třeba spojit dvě různé techniky, a to mikroelektromechanické snímače (MEMS), které měří mechanické veličiny, jako např. tlak nebo zrychlení, a mikroelektronické snímače, zjišťující např. teplotu, vlhkost, intenzitu osvětlení, koncentrace chemických látek apod. Tato šíře záběru projektu RoMulus je symbolicky zachycena na obr. 2. Výsledné multifunkční snímače musí umět, pokud možno s malou spotřebou energie, zpracovat velké objemy dat a přitom musí být také dostatečně robustní, aby spolehlivě pracovaly i v drsném průmyslovém prostředí.

 Očekávané přínosy projektu

Německé odvětví snímačové techniky je převážně tvořeno malými a středně velkými podniky, které zpravidla nemohou samy zajistit na patřičné úrovni všechny činnosti nezbytné při vývoji a zavádění výroby inteligentních multifunkčních snímačů. Tyto podniky jsou proto odkázány na úzkou spolupráci s výrobci polovodičů a poskytovateli služeb v oboru výzkumu a vývoje. „Naším záměrem je rozšířit možnosti této spolupráce a současně také zjednodušit a standardizovat proces návrhu a výroby multifunkčních snímačů,“ říká koordinátor projektu prof. Dr. Eckhard Hennig z vysoké školy v Reutlingenu. Malé a střední podniky by mohly v budoucnu jak vývojové služby, tak i elektronické komponenty vybírat jako z velké stavebnice a skládat je podle toho, jaký snímač jejich zákazník z průmyslu pro svou zcela speciální úlohu požaduje.

„Nástroje získané v rámci řešení projektu RoMulus by měly umožnit systematicky navrhovat a levně vyrábět robustní a energeticky úsporné multifunkční snímače i v malých výrobních dávkách. Němečtí výrobci snímačů tím získají konkurenční výhodu a vedoucí postavení na trhu ve výrobě technické komponenty důležité pro realizaci digitalizovaných výrobních procesů,“ vysvětluje Dr. Reinhard Neul, zástupce firmy Robert Bosch GmbH v řešitelském týmu.

 Co je Edacentrum?

Edacentrum e. V. je nezávislá odborná instituce se sídlem v Hannoveru zaměřená na podporu výzkumu a vývoje v oboru automatizace tzv. elektronického návrhu EDA (Electronic Design Automation). Byla založena vedoucími německými podniky z odvětví mikroelektroniky s účinnou podporou Spolkového ministerstva pro vzdělání a výzkum (BMBF). Organizace Edacentrum iniciuje, kvalifikuje a provází při realizaci průmyslem řešené a ministerstvem BMBF financované výzkumné a vývojové projekty v oboru EDA a nabízí široké spektrum služeb včetně řízení výzkumných a vývojových projektů. Dále organizuje propojování existujících kompetencí v oboru výzkumu a vývoje v německých výzkumných zařízeních a poskytuje k tomu rozsáhlou síť s mnoha komunikačními platformami. Organizace Edacentrum podporuje tvůrčí schopnosti směřující k automatizaci elektronického navrhování produktů jako základní ideje umožňující efektivně realizovat mikroelektronické inovace v produktech pro současné a zejména budoucí použití.

 Závěr

V projektu RoMulus spojuje jedenáct partnerů, od výrobců polovodičů přes renomované výzkumné ústavy a univerzity až po malé a střední podniky (tab. 1), své odborné schopnosti v oboru výzkumu a vývoje snímačové techniky. Vedením prací na projektu je pověřeno středisko Edacentrum v Hannoveru (viz vložený text). Práce na projektu byly zahájeny v říjnu 2015 a jsou naplánovány na tři roky. Německé Spolkové ministerstvo pro vzdělání a výzkum (BMBF) podporuje projekt RoMulus částkou zhruba 4,5 milionu eur, což představuje více než 70 % z předpokládaných celkových nákladů na výzkum. Podrobnější informace lze nalézt na https://www.edacentrum.de/romulus.

[Forschungsprojekt RoMulus. Pressemitteilung Edacentrum e. V., 27. 5. 2016.]

Ing. Karel Kabeš

Tab. 1. Aktivní účastníci projektu RoMulus (Robuste Multisensorik zur Zustandsüberwachung in Industrie 4.0-Anwendungen)

Edacentrum e. V. (vedení a řízení projektu)

Carl Zeiss SMT GmbH (Zeiss Semiconductor Manufacturing Technology)

Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

Hochschule Reutlingen

IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme GmbH

Microsenys GmbH

Robert Bosch GmbH

Technische Universität München

Tetra Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH

Univerzität Bremen

Univerzität Freiburg

X-FAB Semiconductor Foundries AG


Obr. 1. Nejmodernější výrobní linky se na základě stavových údajů získávaných z inteligentních multifunkčních snímačů nesených samotnými produkty sledují a organizují v podstatě samy (zdroj: Edacentrum)

Obr. 2. Symbolické znázornění šíře záběru projektu RoMulus v oboru měření technologických veličin multifunkčními snímači kombinujícími techniku MEMS a mikroelektronickými snímacími technikami (zdroj: Edacentrum)