Open-Access-Beiträge

Die Nutzung Digitaler Zwillinge birgt vielfältige Anwendungsfälle und Chancen zur Optimierung von Prozessen entlang des gesamten Lebenszyklus technischer Systeme. Jedoch trifft das Konzept im Anlagenbau auf spezifische Besonderheiten innerhalb der Entwicklung, der Errichtung sowie dem Betrieb der Anlagen. Dieser Beitrag erläutert diese Besonderheit und die daraus folgenden Herausforderungen für die Erstellung und die Anwendung Digitaler Zwillinge im Anlagenbau. Als Lösungsansatz wird das Digitale Abbild als Grundlage Digitaler Zwillinge sowie dessen Konzept, Voraussetzungen und Potenziale vorgestellt.

Die additive Fertigung, d. h. der Druck von dreidimensionalen Werkstücken aus unterschiedlichen Materialien, bietet die Möglichkeit schnell funktionsfähige Prototypen herzustellen. Einen wichtigen Baustein zur schnellen Umsetzung funktionaler Produktideen bietet die digitale Optimierung. Basierend auf digitalen Modellen wird das Produkt virtuell optimiert und immer weiter verbessert. Ist das Produkt digital hinsichtlich seiner Eigenschaften optimiert, erfolgt eine Überprüfung und ggf. einer Anpassung hinsichtlich der additiven Fertigung. Im Anschluss wird das Produkt gefertigt, nachbearbeitet und abschließend getestet. Der Beitrag zeigt die Optimierungsmöglichkeiten am Beispiel eines Dispensers aus der Lebensmittelindustrie. Ein bestehendes Bauteil wird digitalisiert, an dem digitalen Modell eine Strömungsoptimierung durchgeführt und das verbesserte Produkt additiv gefertigt.

Der Lebensmittelsektor steht vor zahlreichen Herausforderungen: die Auswirkungen des Klimawandels, die Notwendigkeit, eine wachsende Bevölkerung zu ernähren, Lebensmittelverluste und -verschwendung sowie ineffiziente Produktionssysteme. Ein vielversprechender Ansatz zur Bewältigung dieser Herausforderungen sind digitale Zwillinge, die durch die Integration von Echtzeit- und realen Daten ein digitales Abbild physischer Einheiten schaffen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über Anwendungen des digitalen Zwillings in der Lebensmittelindustrie und analysiert deren Herausforderungen und Potenziale auf der Grundlage einer Literaturübersicht zur Untersuchung von Anwendungen des digitalen Zwillings in der Lebensmittel-Lieferkette.

Industrieroboter finden zunehmend Anwendung bei Bearbeitungsprozessen. Hier weisen die Roboter bedingt durch ihre vergleichsweise geringe Steifigkeit eine deutlich höhere Abdrängung des Endeffektors, als herkömmliche CNC-Maschinen, auf. Dieser Beitrag stellt einen Ansatz zur Minimierung solcher Abdrängungen des Werkzeugs durch die Ausnutzung der rotatorischen Freiheitsgrade an der Frässpindel vor. Hierzu wurde die Abdrängung des Endeffektors bei unterschiedlichsten Orientierungen der Frässpindel mittels eines Strukturmodells untersucht.

In dem ersten Teil dieses Beitrags, welcher in der Industrie 4.0 Management Ausgabe 5/2021 erschienen ist, wurde das Referenzmodell bereits in seinen wesentlichen Grundzügen erläutert [1]. Im zweiten Teil soll die Weiterentwicklung zu einem flexiblen Referenzmodell aufgezeigt werden. Der Fokus liegt auf die Implementierung von weiteren Planungstools, und die Implementierung von KI-Tools zur Erreichung eines dynamischen Produktionsengineerings in Form einer ganzheitlichen und integrierten Fabrikplanung.

Der Einsatz der 5G-Technik bietet vielen Unternehmen enorme Chancen hinsichtlich ihrer Bemühungen, Prozesse zu optimieren. In der Logistik sind zahlreiche Anwendungsbereiche denkbar. Besonders die Intralogistik könnte aufgrund der besseren Ortungsgenauigkeit von 5G gegenüber 4G profitieren. In Betracht kommen Anwendungen wie die zielsichere Steuerung von Transportfahrzeugen oder die präzise Ortung von Material während des Produktionsprozesses. Gelingt es, das Ortungspotenzial der 5G-Technik vollends auszuschöpfen und in die Struktur der Intralogistik einzubinden, könnte dadurch der Produktionsablauf revolutioniert werden.

In current times, heavier fuels such as oil and diesel are generally used to power merchant and passenger ships alike. International and national regulations are likely to increase pressure to reduce greenhouse gas emissions of sulfur and nitrogen oxide, carbon dioxide, and fine dust pollution within the global maritime shipping industry. Green fuels are one possible solution for emission reduction. Therefore, the International Maritime Organization (IMO) create the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships (MARPOL), Annex VI of which enables the enforcement of designated (sulfur) emission control areas (ECAs or SECAs). Current research shows that hydrogen and LNG fuels can be safely operated and used to supply electric generating systems and drive systems. Today, cruise ships are often constructed with LNG main propulsion engines. Conventional hydrogen and LNG fuels are not CO2 free. However, green hydrogen, green ammonia and green LNG are based on ...

Die heutige Wirtschaftswelt ist durch eine stetig zunehmende Komplexität in verschiedensten Dimensionen gekennzeichnet: der Zusammenarbeit, dem Wettbewerb, der Beschaffenheit der Produkte bis hin zu steigenden Kundenanforderungen. Lieferketten sind schon längst nicht mehr linear zu begreifen, sondern bilden Netzwerke über zahlreiche Supply Chain Teilnehmer. Globalisierung und Krisen strapazieren dabei die bestehenden Strukturen, stellen bisher gesetzte Prioritäten und Maßnahmen in Frage und verlangen nach neuen Lösungen für (zukünftige) Probleme. Wie müssen Supply Chains in diesem sich stetig ändernden Umfeld mit Krisen und ständiger Komplexitätszunahme beschaffen sein, um erfolgreich zu sein? Dieser Beitrag stellt Handlungsfelder für erfolgreiches Supply Chain Management heraus und leitet daraus Erfolgsfaktoren und Eigenschaften ab.

Additive Fertigungsverfahren ermöglichen durch das schichtweise Auftragsprinzip die wirtschaftliche Herstellung komplexer Bauteile in geringen Stückzahlen und gewinnen in der Industrie zunehmend an Bedeutung. Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) pro tieren von dem hohen Individualisierungspotenzial und können neue Geschäftsmodelle erschließen. Dem ächendeckenden Einsatz additiver Verfahren stehen allerdings hohe Fertigungskosten und technologische Herausforderungen gegenüber. Die Forschung konzentriert sich derweil auf die singuläre Optimierung einzelner Prozessschritte der additiven Fertigung und bietet für KMU keine ausreichende Hilfestellung. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich der vorliegende Beitrag mit der Entwicklung einer verfahrensübergreifenden Wertschöpfungskette der additiven Fertigung für KMU. Auf Basis einer systematischen Analyse wissenschaftlicher Literatur wurden relevante Fertigungsverfahren untersucht und eine verfahrensübergreifende ...

Die Planung von Logistikprozessen und ihre e ziente Umsetzung sind für den kundenindividuellen Anlagenbau wettbewerbsentscheidend. Auf der Baustelle wird die Erfassung von Logistikdaten jedoch häufig vernachlässigt, sodass dem Projektplaner keine zuverlässige Datenbasis vorliegt. Damit einhergehende Informationslücken lassen sich mit Hilfe eines Digitalen Schattens schließen, der logistikrelevante Daten (teil-)automatisch sammelt, persistent speichert und dem Projektmanagement zur Verfügung stellt. In diesem Beitrag werden als erste wichtige Ergebnisse eines Forschungsvorhabens Informations- und Kommunikationsprozesse in der Baustellenlogistik beschrieben und deren Notwendigkeit für den Aufbau und die Nutzung dieses Digitalen Schattens erläutert.