Produktionssystem

Der Digitale Regelkreis in der Smarten Fabrik

Der Digitale Regelkreis in der Smarten Fabrik

Dennis Schwäke, Axel Hahn, Frank Fürstenau
Produktionsziele der Smarten Fabrik sollen mithilfe digitaler Kontrollflüsse unterstützt werden. Dieser Beitrag beschreibt dazu ein Konzept, welches die Struktur operativer Informationsflüsse als Elemente eines Regelkreises versteht. Unter dem Begriff Digitaler Regelkreis werden hierbei technische Regelungsansätze, Elemente der Geschäftsprozesse sowie vertikale und horizontale Informationen betrieblicher Anwendungssysteme zusammengeführt. Die gemeinsame Ausrichtung der unterschiedlichen Perspektiven erfolgt dabei anhand operativer Prozessziele der Wertschöpfung. Der Ansatz des Digitalen Regelkreises wird abschließend in einer Fallstudie bewertet.
Industrie 4.0 Management | 36. Jahrgang | 2020 | Ausgabe 2 | Seite 29-33
Der Kognitive Loop

Der Kognitive Loop

Und wie sich „Intelligenz“ auf Siliziumbasis konstelliert
Claus Riehle, Thorsten Pötter, Thomas Steckenreiter
In der Prozesstechnik denkt man in Produktionsoperationen, die von Sensoren und Aktoren gesteuert bzw. geregelt werden. Und jede Realisierung von Stoffumwandlung basiert auf einem physischen Substrat, was in gleicher Weise für lebende Systeme und ihr Verhalten gilt. Unterschieden werden in dem Beitrag drei Systemebenen: die Funktionsebene, das Interface zur Umwelt und die kognitive Ebene . Mithilfe dieser drei Ebenen lässt sich der Lernzyklus bzw. der bisherige sehr gut veranschaulichen. Vergleicht man in dieser Unterscheidungsweise intelligentes Verhalten von Menschen mit den technischen Entwicklungsstufen Maschinisierung, Automatisierung, Regelung und Deep Learning, dann wird das in der kybernetisch-soziologische Systemtheorie gängige Merkmal „“ verständlich. Daraus wird der Schluss gezogen, dass wir im Rahmen einer digitalisierten Kultur von Produktion und Organisation mit einem auf Silizium-Basis (SI) rechnen sollten. Um diese Analogie hervorzuheben, bezeichnen wir das vom ...
Industrie 4.0 Management | 36. Jahrgang | 2020 | Ausgabe 2 | Seite 52-56 | DOI 10.30844/I40M_20-2_S52-56
Kollaborierende oder kollaborationsfähige Roboter?

Kollaborierende oder kollaborationsfähige Roboter?

Welche Rolle spielt die Mensch-Roboter-Kollaboration in der Praxis?
Tobias Kopp ORCID Icon, Arndt Schäfer, Steffen Kinkel ORCID Icon
Kollaborierende Roboter (sog. Cobots) gelten als Zukunftstechnologie für produzierende Unternehmen. Sie zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, eine sichere Hand-in-Hand-Zusammenarbeit mit Menschen ohne physische Trennung zu ermöglichen. In der Praxis finden sich zwar erste Anwendungsfälle, in denen Menschen mit Cobots interagieren, nur selten handelt es sich dabei allerdings um Kollaboration im engeren Sinne. Entsprechend stellt sich die Frage, welche Rolle die Kollaborationsfähigkeit von Cobots in der unternehmerischen Praxis spielt und wodurch der Mangel an kollaborierenden Anwendungsfällen begründet ist. Antworten darauf lieferten qualitative empirische Untersuchungen bei vier kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) im Rahmen des BMBF-Verbundprojekts ProBot.
Industrie 4.0 Management | 36. Jahrgang | 2020 | Ausgabe 2 | Seite 19-23 | DOI 10.30844/I40M_20-2_S19-23
Modularer Digitaler Zwilling für adaptive Systeme

Modularer Digitaler Zwilling für adaptive Systeme

Mensch-Technik-Interaktion zur Steuerung semi-autonomer Systeme am Beispiel der Containerentladung
Jasper Wilhelm, Christoph Petzoldt, Thies Beinke, Michael Freitag ORCID Icon
Der Einsatz vollautonomer Systeme ist aufgrund variabler Systemumgebungen oder geringer Stückzahlen nicht in allen Anwendungsfeldern wirtschaftlich. Semi-autonome Systeme können hier helfen, den Menschen zu entlasten, da ein Bediener jederzeit die Kontrolle über das System übernehmen kann. Dieser Beitrag stellt einen neuartigen, auf dem digitalen Zwilling aufbauenden, Ansatz für die Mensch-Technik-Interaktion (MTI) mittels adaptiver Automation vor. An einem Fallbeispiel wird gezeigt, wie der Bediener eines Cyber-Physischen Systems (CPS) in spezifischen Aufgaben durch einen modularen digitalen Zwilling (mDT) unterstützt werden kann. Dies erlaubt die Unterscheidung zwischen kurzfristigen Signaländerungen und langfristiger Verhaltensmodifikation. Mit dem vorgestellten Konzept können semi-autonome Systeme für Anwendungsgebiete entwickelt werden, in denen der Einsatz autonomer Systeme aufgrund komplexer und variabler Systemumgebungen oder geringer Stückzahlen bisher nicht gegeben ...
Industrie 4.0 Management | 36. Jahrgang | 2020 | Ausgabe 2 | Seite 24-28
Ultraschallschweißen von biologisch abbaubaren Kunststofffolien

Ultraschallschweißen von biologisch abbaubaren Kunststofffolien

Untersuchung biobasierter Kunststoffbeutel für die Handhabung von Trockeneis im TK-Lebensmittelversand
Michael Lütjen ORCID Icon, Jannik Fechner, Michael Freitag ORCID Icon, Maximilian Podein
Der Lebensmittelversand von (Tief-)Kühlwaren ist ein langsam aber stetig wachsendes Marktsegment, welches sich insbesondere mit der Nachhaltigkeit auseinandersetzen muss. Durch die hohe Effizienz der KEP-Dienstleister ist der Versand von (Tief-)Kühlwaren ökologisch nicht zwingend schlechter als eine Einkaufsfahrt mit dem Auto über mehrere Kilometer zum Supermarkt. Ein konkreter Ansatz zur Verbesserung der ökologischen Nachhaltigkeit im Lebensmittelversand ist die Substitution existierender Kunststoffbeutel aus Polyethylen (PE), die mit Trockeneis gefüllt sind. Dabei helfen die Beutel das Trockeneis zusammenzuhalten und den Kunden vor Verbrennungen zu schützen. Im folgenden Beitrag werden der Lebensmittelversand aus ökologischer Sicht beleuchtet und aktuelle Entwicklungen bei biologisch abbaubaren Kunststofffolien vermittelt. Aufgrund besonderer Materialeigenschaften von biobasierten Kunststofffolien wurde in einer Versuchsreihe die Herstellbarkeit von Trockeneisbeuteln mittels ...
Industrie 4.0 Management | 35. Jahrgang | 2019 | Ausgabe 6 | Seite 47-50
Herausforderungen im Umgang mit Produktionsstörungen

Herausforderungen im Umgang mit Produktionsstörungen

Ergebnisse einer Umfrage zum aktuellen Stand des Störungsmanagements
Norbert Gronau ORCID Icon, Eva-Maria Kern, Hendrik Jonitz
Störungen in Produktionssystemen können zu massiven Verlusten für Unternehmen führen. Die Beherrschung der Auswirkungen auftretender Störungen sowie die Störungsprävention sind daher seit langem von hoher Relevanz für produzierende Unternehmen unterschiedlicher Branchen. Eine Umfrage unter produzierenden Industrieunternehmen zeichnet ein aktuelles Bild des Störungsmanagements und identifiziert relevante Herausforderungen im Umgang mit Störungen in der Produktion.
Industrie 4.0 Management | 35. Jahrgang | 2019 | Ausgabe 6 | Seite 33-36 | DOI 10.30844/I40M_19-6_S29-32
Digitalisierung der Wertschöpfungskette in der Industrie 4.0

Digitalisierung der Wertschöpfungskette in der Industrie 4.0

Durchgängige Digitalisierung beseitigt digitale Lücken in Großprojekten von der Planung bis zum Betrieb
Timur Ripke, Sven Kägebein
Großprojekte der Bauindustrie, steigende Komplexitäten von Maschinenbau- und Produktionsanlagen, die Fertigung hochkomplexer Konstrukte sowie unzählige Projektbeteiligte: Alles unter einen Hut zu bekommen, erfordert bereits in der Planung hohe Genauigkeit. Digitale Mittel helfen dabei, Transparenz zu schaffen, den Überblick über anfallende Daten zu behalten und Fehlerquoten zu minimieren. Die Phase der realen Projektumsetzung prägt jedoch eine digitale Lücke. Digitale Daten, gespeichert und verarbeitet in Termin- und Ablaufplänen, Diagrammen oder CAD-Tools, finden ausgedruckt zurück ins Analoge. Involvierte Personen erfassen und dokumentieren Informationen während der Umsetzung nur auf Papier und nicht digital. Wenn doch, verbleiben Daten isoliert in Systemen. Innovative Projektmanagement-Software sorgt für Datenaustausch in Echtzeit und schließt damit die digitale Lücke.
Industrie 4.0 Management | 35. Jahrgang | 2019 | Ausgabe 5 | Seite 21-24 | DOI 10.30844/I40M_19-5_S21-24
Smart Service Lifecycle Management

Smart Service Lifecycle Management

Rahmenkonzept und Anwendungsfall
Mike Freitag, Stefan Wiesner
Die wachsende Menge verfügbarer Daten aufgrund der Digitalisierung der Wertschöpfung beschleunigt den Wandel produzierender Industrien zu Anbietern kundenorientierter Dienstleistungen. Smart Services als digitale Dienstleistungsangebote stehen exemplarisch dafür. Die Analyse von Experteninterviews als auch von Anwendungsfällen aus der Unternehmenspraxis zeigt jedoch, dass das Wissen, wie solche Smart Services entwickelt werden können, immer noch rudimentär ist. In diesem Beitrag wird ein Rahmenkonzept für ein Smart Service Lifecycle Management vorgestellt, das die systematische Entwicklung von Smart Services unter Berücksichtigung von Geschäftsmodellen und des Wertschöpfungsnetzwerks unterstützt. Das Rahmenkonzept wird anhand eines Anwendungsbeispiels aus der Textilindustrie exemplarisch implementiert und validiert.
Industrie 4.0 Management | 35. Jahrgang | 2019 | Ausgabe 5 | Seite 35-39 | DOI 10.30844/I40M_19-5_S35-39
Ganzheitliche Produktionssysteme und Industrie 4.0

Ganzheitliche Produktionssysteme und Industrie 4.0

Use-Case-Analyse als Werkzeug zur Konfiguration von Industrie 4.0-Prozessen
Uwe Dombrowski, Thomas Richter, Fabian Loerwald
Derzeit sind in ca. 90 % der produzierenden Unternehmen Ganzheitliche Produktionssysteme (GPS) eingeführt [1, 2] und haben sich in den letzten Jahren als Industriestandard etabliert [3]. Augenblicklich stehen Unternehmen vor den Herausforderungen der digitalen Transformation der Produktion, subsumiert unter dem Begriff „Industrie 4.0“. Die Industrie 4.0 soll weitere auf dem Ganzheitlichen Produktionssystem basierende Produktivitätssteigerungen erzielen. Um das Potenzial der Industrie 4.0 zu nutzen, müssen Unternehmen zunächst Lösungsalternativen und Handlungsräume durch die Industrie 4.0 identifizieren und anschließend das Potenzial anhand der individuellen Rahmenbedingungen aufzeigen und bewerten. Dieser Beitrag beschreibt eine retrospektivische, quantitative Analyse der Wechselwirkungen von GPS und Industrie 4.0, basierend auf 260 praxisorientierten Industrie 4.0 Use Cases, in denen erfolgreich Industrie 4.0 umgesetzt wurde. Somit werden Unternehmen dabei unterstützt, ...
Industrie 4.0 Management | 35. Jahrgang | 2019 | Ausgabe 4 | Seite 43-46
Menschliche Arbeit in Cyber-Physischen Produktionssystemen

Menschliche Arbeit in Cyber-Physischen Produktionssystemen

Vorstellung einer Methode zur Evaluationvon Gestaltungsprinzipien für Benutzerschnittstellen
Hendrik Stern ORCID Icon, Till Becker ORCID Icon
Aufgrund des Wandels der Arbeit in der Produktion infolge der Einführung Cyber-Physischer Systeme besteht ein Bedarf an adäquaten Gestaltungsprinzipien für Benutzerschnittstellen zwischen Menschen und Maschinen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurde eine Methode zur Bestimmung und Evaluation von derartigen Gestaltungsprinzipien entwickelt, die Gegenstand dieses Beitrags ist. Die Methode kann dazu verwendet werden, einen Regelkatalog für eine erfolgreiche Integration der Human Factors in Cyber-Physische Produktionssysteme zu erstellen sowie Gestaltungsprinzipien zu evaluieren.
Industrie 4.0 Management | 35. Jahrgang | 2019 | Ausgabe 4 | Seite 51-54
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