Virtuelles Technikum für effiziente Solarzellen

  • 07. September 2017

Gemeinschaftliche Nutzung von Maschinen an ver­schie­denen Stand­orten per Cloud und Apps.

Anlagen virtuell zu vernetzen und damit die Solarzellenproduktion in Baden-Württem­berg effi­zienter zu gestalten – das war das Ziel des Forschungs­projekts „InES“. Mit einer vom Fraun­hofer-Institut für Produk­tions­technik und Auto­mati­sierung ent­wickelten Cloud-Infra­struktur und einer mobilen Appli­kation sowie einer Web­appli­kation ist es dem Kon­sor­tium jetzt möglich, Maschinen an ver­schie­denen Stand­orten gemein­schaft­lich zu nutzen. Auch die Fern­über­wachung von Pro­zessen oder die auto­mati­sierte Über­mitt­lung von Versuchs­daten wurden umge­setzt.

Reinraum

Abb.: Für den Rein­raum des Fraun­hofer-ISE hat das InES-Kon­sor­tium die Fern­über­wachung der Zellen im Dif­fu­sions­rohr um­ge­setzt. (Bild: Fh.-ISE)

Für ihr Vorhaben haben die Projektpartner das „Solarzellen-Technikum 4.0“ gegründet. Auf­gabe des Fraun­hofer-IPA war es, eine IT-Infra­struktur zu etab­lieren. Dafür haben die Experten auf die Platt­form Virtual Fort Knox zurück­ge­griffen und über eine spezi­fi­zierte IT-Schnitt­stelle sämt­liche Anlagen des Tech­ni­kums an die Cloud ange­bunden. Die Daten aus den Experi­menten werden jetzt auto­mati­siert an das Virtual Fort Knox über­mittelt und können direkt weiter­ver­arbeitet werden.

Kernstück des Technikums ist eine mobile App, mit der Anwender auf die ein­zelnen Maschinen- und Anlagen zu­greifen. „Hier können sie Maschinen­daten spiegeln und die Be­buchung ein­sehen. Experi­mente lassen sich so besser planen und aus­werten“, betont IPA-Projekt­leiter Martin Kasper­czyk. Weiter­hin lasse sich mit dem Tech­nikum die Her­stel­lung der Solar­zellen nach­haltig ver­bessern. Mit der Anbin­dung an die Cloud haben Her­steller neuer­dings die Mög­lich­keit, die Maschinen­daten im Nach­gang zu analy­sieren und Schwach­stellen zu identi­fi­zieren. „Damit lassen sich Experi­mente effi­zienter durch­führen und Anlagen und Para­meter nach­haltig opti­mieren", sagt Kasperczyk.

Im Technikum wurden auch Lösungen für die spezifischen Aufgaben­stellungen der Projekt­partner umge­setzt. Für das Institut für Photo­voltaik der Uni Stutt­gart hat das Experten­team beispiels­weise die auto­mati­sierte Über­mitt­lung von Versuchs­daten an das IT-System reali­siert. Ergeb­nisse und Para­meter wurden händisch in ein IT-System ein­ge­geben. Mit der Cloud-Anbin­dung erfolgen Doku­menta­tion und Über­mitt­lung jetzt auto­mati­siert. Der Mit­arbeiter kann effi­zienter Arbeiten und Eingabe­fehler werden ver­mieden. Für das Fraun­hofer-ISE hat das Kon­sor­tium eine Fern­über­wachung der Zellen im Dif­fusions­rohr umge­setzt. Dieser Prozess gilt bei der Zell­her­stel­lung als besonders kritisch und muss konti­nuier­lich über­prüft werden. Dafür muss der Mit­arbeiter den Vor­gang starten und den Prozess persön­lich im Rein­raum über­prüfen. Das sei zeit­auf­wendig, weil er viel laufen und sich ständig um­ziehen muss, sagt Kasper­czyk. Mit der Anbin­dung an die Cloud ist es hin­gegen möglich, sich direkt vom Schreib­tisch aus auf die Anlage ein­zu­loggen und die Werte zu prüfen.

Das Solarzellen-Technikum 4.0 bleibt nach Projekt­ende bestehen. Die Ergeb­nisse lassen sich auf andere Branchen aus­weiten und können in anderen Laboren und Klein­pro­duk­tionen ein­ge­setzt werden, um deren Effi­zienz zu erhöhen, hebt Kasper­czyk hervor. Im nächsten Schritt planen die Partner, auf Basis des Tech­nikums eine selbst­lernende Fabrik auf­zu­bauen. Das ent­spre­chende Projekt „TechFab“ ist schon in der Antrags­phase.

Das Projekt „InES“ – Industrie 4.0 im Einsatz für zukünftige Solar­zellen­ent­wick­lung und -ferti­gung – wurde vom Minis­terium für Wirt­schaft, Arbeit und Wohnungs­bau mit 2,4 Millionen Euro gefördert. Im Juli 2017 haben die Partner den Abschluss­bericht über­geben.

Fh.-IPA / RK

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