Cyber-Physische Systeme

Die zunehmende Heterogenität und Komplexität industrieller Anlagenkomponenten verschiedener Hersteller erschwert die einheitliche Handhabung technischer Dokumentationen. Zusätzlich stellt die geforderte Flexibilität bei Systemänderungen eine Herausforderung für die langfristige Nutzbarkeit und rechtssichere Gestaltung dieser Dokumentationen über den gesamten Lebenszyklus cyber-physischer Produktionssysteme dar. Dieser Beitrag eröffnet eine Diskussion zur Technischen Dokumentation 4.0, indem er bestehende Vorgaben und Ansätze systematisch charakterisiert und daraus ein Konzept für ein ganzheitliches Dokumentationsschema ableitet.

Die Montage bildet einen zentralen Bestandteil der industriellen Fertigung und ist traditionell von einem hohen Anteil manueller Arbeit geprägt. Unternehmen sehen in der Digitalisierung eine große wirtschaftliche Chance. Im Fokus steht dabei, die Produktivität der Mitarbeitenden zu steigern und gleichzeitig die Lohnstückkosten stabil zu halten. Die Nutzung innovativer Technologien wird deshalb immer wichtiger, um diese Ziele in der Montage umzusetzen.

intelligent production systems, lifecycle monitoring, cyber physical systems, industrial internet of things, smart maintenanceUm eine effiziente Fertigung zu gewährleisten, müssen Produktionssysteme die Fähigkeiten besitzen, mit Maschinen und Menschen in einer verteilten Umgebung zu kommunizieren und zu interagieren, den Verschleißzustand von funktionsrelevanten Komponenten zu überwachen und ihr Verhalten situationsbezogen selbst anzupassen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die historische Entwicklung intelligenter Produktionssysteme. Des Weiteren werden technische und organisatorische Voraussetzungen für die Implementierung intelligenter Produktionssysteme mit dem Fokus auf Smart Maintenance in einem verfügbarkeitsorientierten Geschäftsmodell vorgestellt und kritisch diskutiert.

Die Digitalisierung und damit einhergehende Technologien erweitern die Möglichkeit der Arbeitsgestaltung. Während Unternehmen vor der Herausforderung stehen, agil auf sich ändernde Marktbedingungen reagieren zu können, ergeben sich durch digitale Technologien neue Möglichkeiten der Arbeitsflexibilisierung als Antwort auf den Bedarf einer besseren Work-Life-Balance bei Mitarbeitern. Dabei gilt es sowohl die Bedürfnisse und Anforderungen der Mitarbeiter als auch der Unternehmen zu berücksichtigen und für beide Seiten zufriedenstellende Lösungen zu finden. Der vorliegende Beitrag beschreibt, wie flexible Arbeitsgestaltung in den Unternehmen aktuell Anwendung findet und wie sich die Technologien der Digitalisierung darin einordnen und zusammenführen lassen. Aufbauend auf einer strukturierten Literaturanalyse zum State of the Art der Potenziale flexibler Arbeit, zeigt der Beitrag die Synergieeffekte von Cyber-Physischen Systemen, Cloud Computing und dem Internet der Dinge als ...

In diesem Heft finden Sie die neuesten Erkenntnisse zu intelligenten Systemen und ihrer vielfältigen Potenziale für die Prozessoptimierung und Effizienzsteigerung. Gleichzeitig erfahren Sie, weshalb diese zu den technologischen Voraussetzungen der Industrie 4.0 gehören: Entwicklungen im Bereich der intelligenten Systeme, von der Modellierung und Simulation bis zu Anwendungen wie Cobots, Digitale Zwillinge oder Biointelligenz.

Der positive Nutzen dezentraler Entscheidungsstrukturen in Produktionssystemen wurde bereits in den 1990ern diskutiert. Aber erst in den letzten Jahren haben die für die Realisierung notwendigen Technologien eine ausreichende Marktreife erlangt, um entsprechende Konzepte effizient umsetzen zu können. So können die beteiligten Einheiten mittels autonomer Technologien zu einer „intelligenten“ Prozessbeteiligung befähigt werden. Einer wichtigen Bedeutung kommt dabei die Frage nach den aktiv an der dezentralen Entscheidungsfindung und -ausführung beteiligen Akteuren sowie der konkreten Ausgestaltung der dezentralen Produktionsstrukturen zu. Dieser Beitrag stellt die Bedeutung von Autonomie für die dezentrale Produktionssteuerung dar und zeigt auf, welche an dem Prozess beteiligten Akteure über die notwendigen Fähigkeiten verfügen, um autonom agieren zu können.

Die Anforderungen für effiziente Produktionsabläufe steigen im weltweiten Wettbewerb stetig. Durch Digitalisierung und Datenanalyse sollen neben der Effizienz auch die Flexibilität und die Qualität gesteigert werden. Zur Lösung beitragen können hier sogenannte „Cyber-Physische Systeme“, die durch smarte Sensoren und Vernetzung mit den Produktionssystemen eigenständig Prozessschritte erkennen, protokollieren und steuern. Diese können an vielen Arten von Werkzeugen angebracht werden und damit auch manuelle Arbeitsprozesse erfassen. Dieser Beitrag zeigt, wie intelligente Objekte mit Kommunikations- und Ortungsfunktionalität ein zu fertigendes Produkt durch den Produktionsprozess begleiten und wie dabei auch manuelle Schraubprozesse durch smarte Sensoren erfasst und analysiert werden.

Der Wandel von Geschäftsmodellen durch die Digitalisierung von Produkten rückt immer weiter in den Fokus der Unternehmen und betrifft auch die Ladungsträgerbranche. Intelligente Komponenten werden in die Produkte integriert sowie Daten erfasst und ausgewertet, um darauf aufbauend neue Dienstleistungen zu gestalten. Durch die digitale Transformation der Produkte von Sonderladungsträgern zu Cyber-Physischen Systemen, unter anderem durch den Aufbau eines cloudbasierten Service Systems, können traditionelle Ladungsträgerhersteller neue Geschäftsfelder entwickeln. Durch das Angebot neuer Dienstleistungen tragen Ladungsträgerhersteller zukünftig nachhaltig zur Optimierung der Wertschöpfungsketten ihrer Kunden bei.

In dieser Ausgabe von Industrie 4.0 Management lernen Sie mehr über die Schlüsselthemen der industriellen Digitalisierung: von der Simulation von Produktionsprozessen bis zur Datenschutzgrundverordnung, von neuen IIoT-Sicherheitskonzepten bis zur Integration von Datenbrillen in die Arbeitswelt. Werfen Sie außerdem einen aufschlussreichen Blick auf die Zukunft der Wertschöpfungsketten!