Industrie 4.0

Die Bedeutung von Data Science für Produktion und Logistik nimmt stetig zu, da durch Industrie 4.0-Technologien zunehmend mehr Daten anfallen und für Prozess- und Systemoptimierungen genutzt werden können. Darüber hinaus erlauben verbesserte Methoden und Werkzeuge der Datenanalyse eine einfachere Bearbeitung anwendungsspezifischer Fragestellungen, als es bislang mit vornehmlich wissenschaftlichen Softwareapplikationen möglich war. Dieser Beitrag ist der zweite Teil zum Thema Data Science in Produktion und Logistik. Während sich der erste Teil mit der Begriffsdefinition, den allgemeinen Potenzialen der Datenanalyse und aktuellen Trends in diesem Bereich auseinandergesetzt hat, widmet sich dieser zweite Teil der Anwendung von Data Science in Produktion und Logistik. Im Folgenden werden typische Vorgehensweisen präsentiert und es wird durch mehrere Anwendungsbeispiele ein Einblick in die aktuellen Möglichkeiten von Data Science gegeben.

Die dritte industrielle Revolution in den Siebziger- und Achtzigerjahren des 20. Jahrhunderts basierte auf der Verbindung von Maschine und Computer und legte so den Grundstein der heutigen Automatisierungstechnik in der Fabrik. Sie gipfelte im Computer Integrated Manufacturing (CIM). Aber begrenzte Rechenleistung und die Dystopie einer menschenleeren Fabrik verhinderten einen Erfolg von CIM. Industrie 4.0 hingegen steht für die Integration von Mensch, Technik und Organisation. Ihre Basis bildet die Vernetzung von Produkten, Werkzeugen und Produktionsmitteln zusammen mit der Verfügbarkeit aller relevanten Informationen. Die Kombination mit aktuellen Entwicklungen wie Cloud Computing und Big Data ermöglicht die Analyse und Verwertung dieser Informationen.

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.

Eine Veränderung der Automatisierungspyramide in der Industrie 4.0 ist unausweichlich, insofern mit den neuen Technologien relevante Informationen direkt zwischen Prozessebenen ausgetauscht werden können. Die vorliegende Ausgabe der Industrie 4.0 Management bietet relevante und innovative Einblicke in Steuerungs-, Produktions- und Materialflusssysteme für die Automatisierung und Digitalisierung von betrieblichen Prozessen der Zukunft geben.

Industrie 4.0 hat sich in den letzten Jahren als ein immer bedeutenderer Zukunftstrend herausgestellt. Forschung und Unternehmen erkennen zunehmend, dass gezielte Aktivitäten notwendig sind, um die Zukunftsfähigkeit der Industrie zu erhalten. In diesem Beitrag wird eine Übersicht über Industrie 4.0-Initiativen zehn europäischer Staaten gegeben und deren Vergleich hinsichtlich unterschiedlicher Kriterien durchgeführt.

In den letzten zehn Jahren hat es im IT-Bereich rasante Entwicklungen gegeben, um immer größere Datenmengen speichern und performant verarbeiten zu können. Dadurch wurde eine wesentliche Voraussetzung für die Umsetzung der vernetzten Produktion im Sinne von Industrie 4.0 geschaffen. Die vernetzte Produktion verfolgt die Idee, dass mittels des Internet der Dinge eine Kommunikation zwischen Maschinen, Transportmitteln und Werkstücken stattfindet, um gemeinsam mit dem Menschen bislang unerschlossene Effizienzpotenziale im Hinblick auf Materialbereitstellungs-, Instandhaltungs- und Fertigungskonzepte auszuschöpfen. Zur Umsetzung dieser Konzepte bedarf es in Analogie zur Business Intelligence eines neuartigen Verständnisses der Datenverarbeitung für den Produktionsbereich. Mit Verweis auf das übergeordnete Rahmenkonzept der Data Science ist hierzu ein integrierter Ansatz bestehend aus mathematischer Modellierung, performanter Softwareimplementierung und spezifischem ...

Steigende Kundenanforderungen führen zu zunehmend individualisierten Produkten und kürzeren Produktlebenszyklen. Der damit einhergehende Kostendruck zwingt Unternehmen, ihre Prozesse kontinuierlich zu verbessern. Durch Industrie 4.0 ergeben sich hierfür neue Möglichkeiten. Ein Beispiel ist das Konzept der Ressourcenteilung, welches zukünftig an Bedeutung gewinnen wird. Durch ein unternehmensübergreifendes Teilen von Produktionsressourcen können die Risiken starker Auftragsschwankungen für die einzelnen Unternehmen reduziert werden. In diesem Beitrag werden mögliche Perspektiven für eine Ressourcenteilung in der Produktion dargestellt. Motiviert durch Web 2.0-basierte Entwicklungen im Consumer-Bereich wird gezeigt, welche neuen Möglichkeiten sich in Analogie dazu für die Produktion ergeben.

Die aktuelle Entwicklung im Zuge von Industrie 4.0 bietet neue Möglichkeiten zur verbesserten Koordination von Kooperationen in Produktions- und Logistiknetzwerken. Durch Einbindung leistungsfähiger und vernetzter Computersysteme sowie intelligenter Sensoren und Aktoren lassen sich Systemzustände nahezu in Echtzeit abbilden und analysieren. In diesem Zusammenhang stellen Shared Resources ein vielversprechendes Konzept zur Erhöhung der Effizienz der Netzwerke dar. Der vorliegende Beitrag erläutert Unterschiede zwischen dem Konzept der Shared Resources und klassischen Kooperationsansätzen wie Outsourcing und Joint Ventures. Es werden Potenziale und Risiken diskutiert, die durch die Einbindung von Shared Resources in Produktionsnetzwerke entstehen können. Zudem werden Verfahren zur Ermittlung der Leistung und Dynamik von Netzwerken mit Shared Resources beschrieben.

Das globale Konjunkturklima ist wechselhaft und lässt langfristige Prognosen kaum zu. Während die traditionell exportorientierte deutsche Industrie einerseits vom wirtschaftlichen Aufschwung in den USA profitiert, beginnt andererseits die Nachfrage aus Asien zu bröckeln. Gleichzeitig bietet die vierte industrielle Revolution (Industrie 4.0) mit der Entwicklung intelligenter Produktionssysteme und Fertigungsverfahren neue Chancen, aber auch Herausforderungen. Um sich in Zeiten des technologischen und wirtschaftlichen Wandels erfolgreich positionieren zu können, setzen Betriebe zunehmend auf Effizienz und Innovationskraft in der Produktion. Dabei ist der Einsatz von Ausrüstungsgütern oder Maschinen auf dem neuesten technologischen Stand unerlässlich. Mithilfe von Anlagenfinanzierung können Industrieunternehmen hier notwendige Investitionen realisieren und dabei flexibel und wettbewerbsfähig bleiben.

Hochwertige Güter werden häufig auf die spezifischen Bedürfnisse der Kunden angepasst. Daher ist es naheliegend, den Kunden in die besonders wichtigen Aspekte der Konstruktion/Produktgestaltung einzubeziehen. Dieser Beitrag zeigt am Beispiel der Nachrüstung von Abgasnachbehandlungsanlagen für Schiffe auf, wie Unternehmen Augmented Reality nutzen können, um unterschiedliche Gestaltungsvarianten vor Ort darzustellen und gemeinsam mit dem Kunden weiterzuentwickeln.