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Die Automatisierungs­pyramide in der Industrie 4.0

Die Automatisierungs­pyramide in der Industrie 4.0

Wie der Digitale Steuerungszwilling die IT-Integration verändert
Wilmjakob Herlyn ORCID Icon
Die Integration der betrieblichen Anwendungen wird in der DIN IEC-62264 beschrieben und auch als Automatisierungspyramide bezeichnet [1]. Dieses Integrationsmodell wurde auf der Basis des Wasserfall Modells von MRP-II entwickelt, das für die damalige Zeit bahnbrechend war [2, 3, 4]. Hier werden die betrieblichen Anwendungen hierarchisch-sequenziell durchlaufen mit den bekannten Nachteilen: viele Schnittstellen, Zeitverzögerungen, Datenverluste, Inkonsistenzen. Das Modell wird den aktuellen informatorischen Möglichkeiten der Industrie 4.0 nicht mehr gerecht.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite 42-47
Fragiles Produktionsverhalten automatisiert erkennen

Fragiles Produktionsverhalten automatisiert erkennen

Früherkennung deterministisch-chaotischen Verhaltens in hochverfügbaren Produktionssystemen
Martin Manns ORCID Icon, Denny Höhnen
Routenflexibilität ermöglicht eine robuste, resiliente Gestaltung der Produktion. In hochverfügbaren, dezentral gesteuerten Produktionssystemen mit Zyklen im Materialfluss kann sie jedoch zu unerwünschtem deterministisch-chaotischen Verhalten führen. Dies kann Förderengpässe zur Folge haben, die dazu führen, dass die Systemverfügbarkeit in der Praxis hinter analytisch oder simulativ ermittelten Prognosen zurückbleibt. Im Beitrag wird eine Methode vorgestellt, die Ankunftszeiten analysiert und eine Messgröße für deterministisch-chaotisches Verhalten liefert. Mittels Algorithmen der Bildanalyse werden Daten aus speicherprogrammierbaren Steuerungen oder Embedded Systems ausgewertet. Anhand eines Beispiels eines Doppelgurtbandfördersystems wird gezeigt, dass sie sowohl im voll- als auch im teilautomatisierten Betrieb einsetzbar ist. Die Methode hat zudem das Potenzial, Industrie 4.0 Steuerungsprogramme nach IEC 61499 abzusichern.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite 17-21
Modellierung robuster Prozesse

Modellierung robuster Prozesse

Anforderungen an die Prozessmodellierungsmethode
Annika Lange ORCID Icon, Thomas Knothe ORCID Icon
Aufgrund disruptiver Störungen müssen produzierende Unternehmen ihre Robustheit verbessern, um den Störungen standzuhalten. In der Vergangenheit wurden im Kontext der Robustheit lediglich Infrastrukturen und Ressourcen betrachtet, die gesamte Vernetzung der Prozesse jedoch vernachlässigt. Diese müssen deshalb im Kontext der Robustheit eingehend untersucht werden. Für die Gestaltung und Analyse von Prozessen wird die Prozessmodellierung verwendet. In diesem Beitrag werden die Anforderungen an Modellierungsmethoden beschrieben und bewertet.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite 62-65
Modellierung von Einflüssen auf das Wire Arc Additive Manufacturing

Modellierung von Einflüssen auf das Wire Arc Additive Manufacturing

Tim Sebastian Fischer, Lennart Grüger ORCID Icon, Ralf Woll
Das Wire Arc Additive Manufacturing, kurz WAAM, ist ein additives Fertigungsverfahren, welches metallische Bauteile auf Grundlage des Lichtbogenschweißens fertigt. Additive Fertigung ist laut DIN EN ISO/ASTM 52900 ein Prozess, welcher Bauteile aus 3D-Modelldaten schichtweise herstellt. Die grundlegenden Komponenten sind ein Schweißgerät, welches die benötigte Energie zum Schmelzen des Metalldrahts in den Prozess einbringt sowie eine Führungsmaschine, welche die vorgegebene Geometrie des Bauteils abfährt. Anwendungsbereiche sind Rapid Prototyping und Tooling, Direct Manufacturing und Additive Repair. Die größten Vorteile stellen die kostengünstige Anlagentechnik und die hohen Abscheidungsraten dar. Nachteilig am Verfahren sind die mangelnde Prozessstabilität und Wiederholgenauigkeit. Der Beitrag soll dazu dienen, den Fertigungsprozess des WAAM-Verfahrens übersichtlich darzustellen, und dabei auf die komplexen Wechselwirkungen eingehen.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite | DOI 10.30844/IM_23-5_53-57
Optimierung intralogistischer Prozesse

Optimierung intralogistischer Prozesse

Ganzheitliche Betrachtung der Bereitstellstrategie in der Produktionsversorgung mithilfe mathematischer Modelle
Christina Braun, Lea Isfort
Die Nutzung von Daten ist für Unternehmen heutzutage von entscheidender Bedeutung. Sie helfen den Unternehmen dabei, fundierte Entscheidungen zu treffen und dadurch ihre Effizienz zu verbessern. Gerade die Logistikbranche bietet viele Ansatzpunkte für den Einsatz von Daten. So können etwa Warenströme präzise verfolgt werden, die Lagerverwaltung effektiver gestaltet oder Routen besser geplant werden. All diese Optimierungsansätze münden in einer Kostenreduzierung und schnelleren Lieferungen, welche die Wettbewerbsfähigkeit steigern können und den Anforderungen nach einer schnellen, zuverlässigen und transparenten Lieferkette gerecht werden. Im Forschungsprojekt Datenfabrik.NRW erarbeiten Expertinnen und Experten aus den Bereichen Produktion und Logistik an datengetriebenen Lösungen im realen Produktionsumfeld der Unternehmen CLAAS Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH und der Schmitz Cargobull AG. Unter anderem wird ein neuer Ansatz zur Optimierung der intralogistischen Prozesse ...
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite 58-61
Potenziale und Anwendung des Industrial Metaverse

Potenziale und Anwendung des Industrial Metaverse

Konvergenz von der Simulation bis zur Realität
Oliver Petrovic, Yannick Dassen, Christian Brecher
Der vorliegende Beitrag behandelt das Konzept des Industrial Metaverse und seine potenziellen Auswirkungen auf die produzierende Industrie. Dabei werden zunächst die Möglichkeiten des Industrial Metaverse allgemein erläutert und anschließend mögliche resultierende Funktionalitäten für die Produktionstechnik entlang des Lebenszyklus dargestellt. Für die beiden Themenfelder „Synthetische Datengenerierung“ und „Virtuelle Qualifizierung“ werden die Implikationen des Industrial Metaverse intensiver betrachtet.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite 27-32 | DOI 10.30844/IM_23-5_27-32
Prognoseverfahren in der Automobil- und Elektronikindustrie

Prognoseverfahren in der Automobil- und Elektronikindustrie

Eine vergleichende Analyse von Verfahren und Modellen
Joseph W. Dörmann, Shobith Ramakrishnaiah
In diesem Beitrag werden verschiedene Prognoseverfahren und -modelle zur Vorhersage von kritischen Situationen in den Supply Chains von Unternehmen in der Automobil- und Elektronikindustrie untersucht, wobei der Schwerpunkt auf deutschen Unternehmen liegt. Anhand eines Vergleichs der Leistungsfähigkeit branchenüblicher Modelle soll eine Empfehlung eines Best-Practice-Modells für die Branche ermittelt werden. Um die Anwenderbarkeit der Modelle und der einhergehenden Erkenntnis aufzuzeigen, werden reale Geschäftsszenarien diskutiert, die die Rolle des Risikomanagements in den Abteilungen Einkauf/Beschaffung oder Supply Chain Management umfassen. Im Vergleich wurde ermittelt, dass das effektivste Modell für die Vorhersage von Krisen in der Automobilindustrie das Vector-Auto-Regressionsverfahren/VAR-Modell ist, während das Early-Warning-System/EWS-Modell am besten für die Elektronikindustrie geeignet ist. Darüber hinaus wurden die wichtigsten Risikofaktoren ermittelt, die ...
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite 6
Prozessmodellierung

Prozessmodellierung

Praxisnah und methodisch fundiert
Jörg Becker ORCID Icon, Florian Schmolke ORCID Icon
Veränderungen im wirtschaftlichen Umfeld erzeugen immer wieder neue Herausforderungen für Unternehmen. So sind eine regelmäßige Prüfung der Positionierung gegenüber Wettbewerbern, eine Adaption aufkommender Innovationen und die Sicherung von Wettbewerbsvorteilen unabdingbar. Zur Berücksichtigung solcher Veränderungen ist ein vollumfängliches Wissen über die eigenen Prozesse und eine damit einhergehende hohe Transparenz der Ablauforganisation des Unternehmens notwendig. Der Prozess, dargestellt in einer auf Modellen basierenden Dokumentation, nimmt dabei als Abbildung der Tätigkeiten einen bedeutenden Stellenwert ein. Die Anwendung einer Modellierungssprache aus dem Bereich der semantischen Standardisierung verhilft den modellierten Prozessen zu einer hohen Transparenz und Nachvollziehbarkeit.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite 48-52 | DOI 10.30844/IM_23-5_48-52
Vom Energiedatenmanagement zum Digitalen Zwilling

Vom Energiedatenmanagement zum Digitalen Zwilling

Wie Energiedaten die Modellierung eines Digitalen Zwillings vereinfachen
Alexander Blinn, Henrik te Heesen, Joachim Brinkmann, Julius Herzog
Energieintensive Unternehmen stehen durch globale Entwicklungen vor Herausforderungen bei Preisen und Versorgungssicherheit, während Kunden mehr Informationen zu Energiekennzahlen und CO₂-Emissionen verlangen. Eine energiedatenbasierte Simulationsmethode extrahiert aktuelle und historische Daten aus dem EDMS, erstellt einen energetischen digitalen Schatten und ermöglicht Simulationen der Energiebedarfe, Optimierung der Produktionsplanung und chargen- sowie produktscharfe Ressourcenpässe.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite 33-36 | DOI 10.30844/IM_23-5_33-36
Werkzeug zur datenbasierten kontinuierlichen Verbesserung (KVP)

Werkzeug zur datenbasierten kontinuierlichen Verbesserung (KVP)

Das Beispiel produzierender Unternehmen
Konstantin Neumann, Nicole Oertwig ORCID Icon
Die Einführung von kontinuierlicher Verbesserung stellt Unternehmen regelmäßig vor Herausforderungen. Angesichts der fortschreitenden Digitalisierung eröffnen sich neue Analysemöglichkeiten, die den kontinuierlichen Verbesserungsprozess (KVP) unterstützen. Dieser Beitrag zeigt auf, wie Prozessorientierung, Digitalisierung und operative Tätigkeiten systematisch für die Entwicklung und Integration eines datenbasierten KVP in produzierenden Unternehmen angewandt werden können.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite 13-16
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