Industrie 4.0

Die steigenden Anforderungen an die Kompetenzen der Beschäftigten und der Verlust wertvollen Erfahrungswissens durch den demografischen Wandel sind nur zwei Herausforderungen für die innerbetriebliche Mitarbeiterqualifizierung. Dieser Beitrag beschreibt einen technologiebasierten Ansatz, der Unternehmen unterstützt, diese Herausforderungen zu meistern. Im Zentrum steht ein intelligent-adaptives Lernsystem, mit dem die Beschäftigten Lernmaterialien für die Lösung betrieblicher Herausforderungen entwickeln und auf die individuellen Bedürfnisse angepasst nutzen können. Der Beitrag skizziert die wesentlichen personellen, technischen und organisatorischen Anforderungen der Integration eines adaptiven digitalen Lern- und Assistenzsystems.

Industriearbeit 4.0 steht für digitale und dezentrale Industriearbeit, die Facharbeiter durch Mehrdeutigkeit, Selbstorganisation und Vernetzung herausfordern wird. Der vorliegende Beitrag stellt mit der situativen Lernfabrik einen umfassenden Ansatz vor, der Facharbeiter für diese Herausforderungen qualifiziert. Die situative Lernfabrik simuliert softwarebasiert unterschiedlich komplexe Situationen auf dem Shopfloor. Analog zu einem Flugsimulator erwerben Facharbeiter durch die spielerische Absolvierung von herausfordernden und praxisnahen Situationen wertvolles Erfahrungswissen und verbessern zugleich ihre IT-Kompetenz. Dadurch bereitet die situative Lernfabrik Facharbeiter umfassend und punktgenau für Industriearbeit 4.0 vor.

Die Produktion in kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) findet oft im Rahmen von Kleinserien oder sogar Einzelfertigung statt. Um diese KMU durch Roboter-basierte Automatisierung zu unterstützen, bedarf es eines Umdenkens in der Ausgestaltung der Bedienkonzepte. In diesen Anwendungsszenarien gewinnt die effiziente Programmierung und Adaption enorm an Stellenwert. Zudem muss das benötigte Vorwissen im Umgang mit Robotern soweit reduziert werden, dass Facharbeiter ohne großen Ausbildungsaufwand Robotersysteme selbst bedienen können. In diesem Beitrag stellen wir einen wissensbasierten Ansatz vor, der die genannten Herausforderungen behandelt.

Automatisierung mit Industrierobotern ist bisher vor allem für die Großserienproduktion attraktiv. Für Unternehmen mit kleineren Produktionsgrößen bis hin zur Einzelstückfertigung sind die verfügbaren Automatisierungslösungen oft nicht rentabel, da die Anschaffung teuer, die Lösung unflexibel und eine Umrüstung zeitaufwendig sein kann. Im EU-geförderten Projekt SMErobotics entwickelt deshalb ein Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern eine neue Generation von vielseitigen, einfach und schnell anpassbaren Robotersystemen, die auch in kleineren Unternehmen kosteneffektiv den Durchsatz und die Qualität steigern können. Unter Einbindung von Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), einfacher Programmierung, intelligenter Fehlerbehandlung und anderen typischen Schlüsseltechnologien der Industrie 4.0 soll eine moderne robotergestützte Industrieautomatisierung mit flexibler, kundenorientierter Produktionsweise entstehen. Der Beitrag zeigt die aktuellen Ergebnisse des ...

In kaum einer Branche haben sich die Produktionsbedingungen in den letzten Jahren so rasant gewandelt wie in der Automobilindustrie: Steigende Modellvarianten, höhere Varianz, größere Segmentierung und eine zunehmend internationale Automobilproduktion erfordern leistungsfähige Zulieferwerke mit hoher Fertigungstiefe. Zulieferer, die im Wettbewerb bestehen wollen, müssen ihre Prozesse deswegen kontinuierlich und flexibel an die Dynamiken der großen Hersteller anpassen. An vorderster Stelle steht dabei die Unternehmens-IT: Von ihr wird erwartet, immer mehr ehemals analoge Prozesse digital abzubilden. Doch die Digitalisierung gelingt nur mit hoher Branchenkenntnis und individuell zugeschnittenen Lösungen.

Die digitale Transformation stellt den Mittelstand in Deutschland vor große Herausforderungen und bestehende Unternehmensprozesse gründlich auf den Kopf. So erwarten 82 Prozent der für eine Studie befragten Manager, dass sich die interne Kommunikation deutlich beschleunigen wird. Vier von fünf sind überzeugt, dass der Wissenstransfer eine Schlüsselrolle spielen wird. Drei Viertel halten außerdem ein Zusammenrücken der IT mit anderen Abteilungen für notwendig. Hier kommen Business-Simulationen ins Spiel, die den notwendigen Change-Prozess wirkungsvoll unterstützen. Wie sie auf dem Weg zu Industrie 4.0 sinnvoll eingesetzt werden können und den größten Nutzen bringen, ist Gegenstand dieses Beitrags.

Die Entwicklung von neuen Konzepten in der Produktion und Logistik auf Basis von Industrie 4.0 ist die letzten Jahre schnell vorangeschritten. Treiber sind dabei rasante technologische Veränderungen wie die Einführung von Cyber-Physischen Systemen (CPS). Die Realisierung von CPS erfordert eine disziplinübergreifende Zusammenarbeit von Maschinenbau, Elektro- und Informationstechnik. Das volle Potenzial von Industrie 4.0 kann sich aber nur entfalten, wenn neben technischen Herausforderungen auch betriebswirtschaftliche Perspektiven in die Entwicklung einbezogen werden. Dies bedeutet unter anderem, bereits bei der Entwicklung eines CPS die Dienstleistungsperspektive mit einzubeziehen, integrierte Services zu definieren und als Product-Service System (PSS) Lösung dem Kunden anzubieten. Ziel dieses Beitrages ist es, Anforderungen aus der Dienstleistungsperspektive für die Entwicklung von CPS Systemen darzustellen sowie daraus Ansätze für die Konzeption von Cyber-Physischen ...

Die weltweit steigenden Energie- und Rohstoffkosten sowie die damit verbundenen ökologischen Gesichtspunkte sind für viele Unternehmen ein Grund sich energie- und ressourcenschonenderer Prozesse in der eigenen Produktion anzunehmen. Dabei waren größere Unternehmen stets in der Lage, entsprechende Tools wie Energiemonitoring sowie das Erheben eines CO2-Fußabdrucks durch zusätzliches Personal zu ermöglichen. Doch kleineren und mittleren Unternehmen, die in Deutschland einen beträchtlichen Teil des Bedarfs an Endenergien ausmachen, fehlt es bislang an entsprechend ausgebildeten Personal oder geeigneten Werkzeugen. Um im globalen Kontext dennoch mithalten zu können, haben sie die Möglichkeit, auf Förderprogramme zurückzugreifen, die ihnen die Chance bieten, mit innovativen Partnern in Verbundprojekten zusammenzuarbeiten. Eines dieser Verbundprojekte ist das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung initiierte Vorhaben EnHiPro Energie- und Hilfsstoffoptimierte ...

Industrie 4.0 ist einer der am häufigsten genannten Begriffe im Zusammenhang mit der Produktivitätssteigerung, Flexibilität und Sicherung unseres Wohlstands in Deutschland und Europa. Derzeit gibt es trotz zahlreicher Initiativen, die vorrangig auf die Formulierung technischer Anforderungen fokussieren, noch kein einheitliches Verständnis bezüglich Inhalt und Umsetzung. In dem Beitrag wird ein umfassendes, aber pragmatisch anwendbares Bewertungssystem definiert. Ziel dabei ist es, eine Aussage über den Grad der Umsetzung und Potenziale einzelner Projekte zu machen. Auf Basis von namhaften Industriestudien und aus eigenen Erfahrungen wurde eine Vielzahl von Kriterien und Merkmalen erfasst und verwertet. Die Anwendung wurde an zwei Beispielen aus der industriellen Praxis demonstriert.

Die Ansätze von Industrie 4.0 versprechen eine Veränderung der Produktionsorganisation und -technologie. Die darin geforderte IT-Vernetzung und Flexibilisierung der Produktion ändert den Wertschöpfungsprozess elementar. Dabei ergeben sich eine Reihe neuer Anforderungen zu dessen Absicherung. Besonders für den Produktionsstandort Deutschland spielt die Einhaltung von Qualitätsanforderungen eine zentrale Rolle. Um Ausschuss und Stillstandzeiten zu vermeiden, ist das systematische Testen der korrekten Funktionsfähigkeit von Produktionsanlagen vor Inbetriebnahme schon heute etabliert. Das Testen während des Engineerings und der Inbetriebnahme wird wegen der Dynamisierung der Produktion zukünftig nicht mehr ausreichen. Die Fähigkeit zur Absicherung der Produktion von morgen nimmt eine Schlüsselrolle ein, um die Wirtschaftlichkeit und somit die Akzeptanz für Industrie 4.0 zu steigern.