cyber-physische Produktionssysteme

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.

Im Rahmen des vorliegenden Beitrags wird die Methodik eines effizienten Wissenstransfers von der Forschung in die industrielle Praxis im Kontext Cyber-Physischer Produktionssysteme vorgestellt. Die Methodik dient vor allem der Sensibilisierung kleiner und mittlerer Unternehmen auf die möglichen Potenziale der sogenannten Industrie 4.0 und der nachhaltigen Verankerung spezifischer Kompetenzen im Unternehmen. Wichtiger Ausgangspunkt hierfür ist die bedarfsorientierte und individuelle Spezifikation der benötigten Wissensinhalte. Einerseits kann dies als Basis für einen praxisnahen gezielten Wissenstransfer ins Unternehmen genutzt werden, etwa durch die wissenschaftlich begleitete Ideenfindung und Definition individueller Pilotumsetzungen, andererseits sind die definierten Wissensinhalte die Basis zur Entwicklung maßgeschneiderter Kompetenzprofile zukünftiger Mitarbeiter eines KMU, welche langfristig sicherstellen, dass die Thematik Industrie 4.0 nachhaltig im Unternehmen verankert ...

In Cyber-Physischen Produktionssystemen (CPPS) wird sich menschliche Arbeit auf problemhaltige Tätigkeiten konzentrieren. Dafür benötigen die Mitarbeiter ein gutes System- und Prozessverständnis sowie hohe Problemlöse- und Kommunikationsfähigkeiten. Eine adäquate Gestaltung der Mensch-Technik-Interaktion kann dazu beitragen, dass diese Kompetenzen im Arbeitsprozess selbst erworben, erhalten und trainiert werden können. Erhebungen zur nutzerzentrierten Entwicklung eines mobilen Ressourcen-Cockpits für Instandhalter zeigen, dass Mitarbeiter bereit sind, neue Informations- und Kommunikations-Technologien (IKT) einzusetzen, wobei sie die Ausschöpfung derer Potenziale, aber auch Freiräume für eigenes Handeln erwarten. Ein zentraler Aspekt der Kompetenzförderlichkeit könnte ein geeignetes mentales Modell für die Navigation in CPPS sein. Dafür wird die Analogie „Digitales Bewusstsein“ vorgeschlagen und zur Diskussion gestellt.

In heutigen Produktionssystemen leisten die Aufgaben der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) einen erheblichen Beitrag zur effizienten Durchführung von Produktionsprozessen. Die entscheidende Schnittstelle zwischen der prognosebasierten Planung und ihrer produktionsnahen Umsetzung bildet der Austausch von Plan- und Rückmeldedaten. Es ist zu erwarten, dass sich Entwicklungen im Zuge der Industrie 4.0 in einer Steigerung der Datenqualität und -aktualität widerspiegeln werden und so zu verbesserten Ergebnissen im Rahmen der Produktionsplanung führen. In dem vorliegenden Beitrag werden die Aufgaben der Produktionsplanung hinsichtlich ihrer Entwicklungspotenziale im Kontext der Industrie 4.0 beleuchtet.

Die Prinzipien der sogenannten schlanken Produktion sind in der modernen Produktionslandschaft sowohl bei Konzernen als auch beim Mittelstand weit verbreitet und etabliert. Der Nutzen für die produzierende Industrie ist unbestritten und trägt maßgeblich zur Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen bei.

Die kundenorientierte, individuelle Produktion, als Teil des Zukunftsprojekts „Industrie 4.0“, begründet sich auf der voranschreitenden Verkürzung von Entwicklungszyklen. Der parallel zum Materialfluss geleitete Informationsfluss gewinnt für eine dezentrale Materialflusssteuerung an Bedeutung. Die Verarbeitung der damit neu zur Verfügung stehenden Informationen aus den Produktionssystemen setzt bei den Maschinen kognitive Fähigkeiten voraus. Maschinen, Handhabungs- und Transportsysteme sollen hierfür in Zukunft kommunizieren, Probleme erkennen, eigene Schlussfolgerungen ziehen, Neues lernen und planen. Hierfür bilden Cyber-Physische Produktionssysteme das technologische Fundament.

Der Beitrag beschäftigt sich mit der Dezentralisierung innerhalb der Produktionssteuerung in einer Werkstattfertigung. Eine Möglichkeit hierzu wird am Beispiel der LISEGA SE in Zeven, einem mittelständischen Hersteller von Komponenten für den Anlagenbau, beschrieben. Das Unternehmen plant eine Erweiterung des für die Produktionssteuerung verwendeten, belastungsorientierten Auftragsfreigabeverfahrens. Zentraler Untersuchungsgegenstand in dem vorliegenden Beitrag ist, welche Dezentralisierungs- und Flexibilisierungspotenziale sich durch cyber-physische Produktionssysteme erschließen lassen. Die möglichen Eigenschaften solcher Systeme und ihre Realisierung mittels integrierter Intelligenz (d.h. Datenverarbeitungskapazität), Kommunikationstechnik und Sensorik werden diskutiert.