Produktionssystem

Das Plastikzeitalter begann vor über 100 Jahren mit der industriellen Produktion von synthetisch hergestellten Kunststoffen aus Erdöl. Obwohl die Verwendungszeiten von Plastikartikeln meist sehr gering sind, dauert deren Abbau mehrere hundert bis tausend Jahre. Seit einigen Jahren rücken sogenannte Biokunststoffe immer mehr in den Fokus der Gesellschaft. Dabei ist nicht jedes Bioplastik biologisch abbaubar oder basiert auf nachwachsenden Rohstoffen, wie man vermuten könnte. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Produktion eines mikrobiell synthetisierten Polyesters, der ähnliche Eigenschaften zu Polyethylen aufweist, vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden kann und unter gewöhnlichen Umgebungsbedingungen in der Natur abgebaut wird. Als Ausgangsstoffe dienen biogene Reststoffe, die keine Konkurrenz zur Lebensmittel- oder Biokraftstoffindustrie darstellen.

Hybride Leistungsbündel versorgen Produktionsanlagen in Industriebetrieben mit Druckluft, Stickstoff und anderen technischen Gasen, die teilweise aus der Luft abgeschieden werden können. Bei ausreichender Dimensionierung und durch Ausstattung mit Automatisierungstechnik können diese Systeme zur Flexibilisierung der Nachfrage nach elektrischer Energie genutzt werden. Durch Verarbeitung von Mess- und Zustandsdaten können die Systeme Bedarfsprofile im Zeitverlauf erstellen. Indem diese Profile mit Daten wie beispielsweise zum Druck, zu Volumina, Systemrestriktionen, aktuellen Produktionserfordernissen sowie zum Strompreis angereichert werden, kann die Steuerung des Systems vorhandene Flexibilitätspotenziale identifizieren und optimal nutzen.

Die zunehmende Fertigung vieler Produktvarianten in kleinen Losgrößen erfordert eine hohe Flexibilität von Produktionssystemen. Da Produktionssysteme dynamischen Einflüssen unterliegen, stellen die Erzeugung der Produktionspläne sowie die Steuerung der Produktionsprozesse häufig schwierige Aufgaben dar. Dieser Beitrag beschreibt ein Konzept zur Planung und Steuerung von Produktionssystemen durch ein adaptives simulationsbasiertes Optimierungsverfahren. Zu diesem Zweck wird ein Simulationsmodell einer Fertigung mit einer Meta-Heuristik zur Optimierung der Produktionsparameter gekoppelt. Der klassische Ansatz simulationsbasierter Optimierung eignet sich zum Lösen komplexer, stochastischer Planungsprobleme. Das vorgestellte Konzept erweitert diesen Ansatz, um zusätzlich die Dynamik von Werkstattfertigungen berücksichtigen zu können. Dadurch erfolgt die Optimierung von Planungsentscheidungen und Steuerungsregeln stets auf Grundlage des aktuellen Systemzustands. Der Ansatz basiert ...

Das Institut für Fabrikbetriebslehre und Unternehmensforschung (IFU) wurde 1965 gegründet und ist mit dem thematischen Fokus Advanced Industrial Management in der Vertiefung Produktions- und Systemtechnik der Fakultät für Maschinenbau an der Technischen Universität Braunschweig angesiedelt. Waren es anfänglich Themen aus den Bereichen Fabrik- und Investitionsplanung sowie Produktions- und Fertigungssteuerung, so änderte sich dies im Laufe der Jahre. Über die Entwicklung umfassender Systeme zur rechnergeführten Arbeitsplanung, bis hin zu den Forschungsgebieten jüngerer Zeit, dem Ersatzteil- und Wissensmanagement, After Sales Service, den Ansätzen der digitalen Fabrik, Industrie 4.0 sowie ganzheitlichen Produktionssystemen, Lean Enterprise und der alter(n)sgerechten Arbeitsplatzgestaltung. Durch die enge Zusammenarbeit mit Industriepartnern in allen genannten Bereichen ist eine praxisrelevante Ausrichtung der Forschungs- und Lehraktivitäten gewährleistet.

Das Fachgebiet Produktionsorganisation und Fabrikplanung im Fachbereich Maschinenbau an der Universität Kassel beschäftigt sich seit vielen Jahren mit Forschungen zu Methoden und Werkzeugen der Digitalen Fabrik, die eine wichtige Facette im Rahmen der Entwicklungen zu Industrie 4.0 darstellen. Vorrangiges Ziel ist die Verbesserung sowohl der Produktions- und Logistikprozesse selbst als auch der hierzu notwendigen Planungsprozesse. Die folgenden Ausführungen geben einen kurzen Eindruck von den Arbeiten des Fachgebiets, stellen das Kompetenzlabor „Digitale Fabrik“ vor und erläutern exemplarisch für die Verbesserung unternehmensexterner Material- und Informationsflüsse ein Forschungsprojekt zur Digitalisierung in der Holzbereitstellung.

Das Institut für Produktionssysteme (IPS) wurde als wissenschaftliche Einrichtung der Fakultät Maschinenbau an der Technischen Universität Dortmund gegründet und steht unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Jochen Deuse. Am IPS arbeiten rund 40 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon ca. 30 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Disziplinen Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Logistik und Informatik. Das IPS beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Erforschung und Gestaltung technischer sowie sozio-technischer Arbeitssysteme, aufgeteilt in die fünf Forschungsbereiche Arbeits- und Zeitstudium, Arbeitssystemgestaltung, Digitale Fabrik, Industrielle Robotik und Produktionsautomatisierung sowie Systems Engineering. Neben Forschung und Lehre bietet das IPS im Rahmen der industriellen Auftragsforschung ein breites Beratungs- und Dienstleistungsspektrum an.

Das Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) befasst sich unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Peter Groche mit der Lehre und Forschung in den Bereichen Produktionstechnik und Umformmaschinen. Das Institut gliedert sich mit seinen derzeit 34 wissenschaftlichen Mitarbeitern fachlich in die vier Abteilungen Prozessketten und Anlagen, Walz- und Spaltprofilieren, Tribologie sowie Funktions- und Verbundbauweise. Für experimentelle Untersuchungen des Umformprozesses stehen zwei Walzprofilieranlagen sowie verschiedene Pressentypen zur Verfügung, die individuell an zu untersuchende Halbzeuggeometrien angepasst werden können. Des Weiteren stehen für die Grundlagenuntersuchungen geeignete Prüfstände und Messmittel zur Verfügung.

Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH forscht und entwickelt auf dem Gebiet der Produktionstechnik, berät Industrieunternehmen und bildet den ingenieurwissenschaftlichen Nachwuchs aus. Gegründet wurde das IPH 1988 aus der Leibniz Universität Hannover heraus. Bis heute wird es als gemeinnützige GmbH von drei Professoren der Universität geleitet. Das IPH forscht anwendungsnah in den Ingenieurswissenschaften. Rund 30 wissenschaftliche Mitarbeiter arbeiten interdisziplinär an Forschungsprojekten zu den Kernthemen Prozesstechnik, Produktionsautomatisierung und Logistik. Schwerpunkte setzt das IPH zudem mit seiner Forschung zu XXL-Produkten - beispielsweise Windenergieanlagen, Schiffen oder Fördertechnik für den Bergbau - und zum Themenfeld Industrie 4.0. Ziel des IPH ist es, neue Entwicklungen frühzeitig zu erkennen, innovative Ideen weiterzuentwickeln und dazu beizutragen, diese in der Industrie umzusetzen.The Institut für Integrierte Produktion Hannover ...

Das BIBA ist das älteste An-Institut der Exzellenzuniversität Bremen und zählt zu den international renommiertesten Wissenschaftseinrichtungen Deutschlands. Hier arbeiten rund 130 Menschen in enger Verbindung mit dem Uni-Fachbereich Produktionstechnik. Sie kommen aus der Produktionstechnik, dem Wirtschaftsingenieurwesen sowie aus der Informatik und angrenzenden Disziplinen. Das BIBA engagiert sich in der Grundlagenforschung, der anwendungsorientierten Forschung, der industriellen Auftragsforschung sowie in nationalen und europäischen Forschungsverbünden. In seiner Arbeit verknüpft das ingenieurwissenschaftliche Institut die Schwerpunkte Produktion und Logistik mit der Sicht sowohl auf Prozesse als auch auf Produkte.

In NRW existieren bereits vielfältige Kompetenzen und interessante Angebote zu Industrie 4.0. Bestehend aus den Standorten Ostwestfalen-Lippe, Metropole Ruhr und Aachen bündelt das Kompetenzzentrum für den Mittelstand in NRW Angebote im Kontext von Industrie 4.0 und macht diese Unternehmen zugänglich. Der Standort Aachen bietet über die Kollaboration verschiedener Demonstrationseinrichtungen ein einzigartiges Testfeld zur Validierung und Evaluierung innovativer Konzepte und Prototypen im Kontext von Industrie 4.0. In Bezug auf die Umsetzung der Hightech-Strategie der Bundesregierung zielt die Kooperation dieser Demonstrationseinrichtungen auf die digitale Transformation des Mittelstands ab. Hierdurch werden bereits erfolgreich umgesetzte Digitalisierungskonzepte Unternehmen zugänglich gemacht und Umsetzungsmethoden präsentiert.