Simulation

Lernfabriken haben sich in den letzten Jahren zu zentralen Experimentierumgebungen im Kontext der vierten industriellen Revolution entwickelt. Neben ihrer Rolle als Ausbildungsstätten für Fachkräfte fungieren sie auch als Reallabore für die Wissenschaft. Diese Ausgabe von Industry 4.0 Science untersucht Lernfabriken als Einführungsorte neuer Ansätze und Technologien – ob digitale Assistenten, Cobots, Serious Gaming oder Digitale Zwillinge.

Digitale Zwillinge stellen eine Verbindung zwischen physischen und digitalen Systemen dar. Diese steigern die Effizienz und ermöglichen vorausschauende Wartung und die Herstellung von individuelleren Produkten. Trotz dieser Vorteile stehen Herausforderungen wie hohe Kosten, Datensynchronisierung und Sicherheitsrisiken einer breiten Einführung im Wege. Dieser Artikel befasst sich mit dem Potenzial Digitaler Zwillinge und untersucht die wichtigsten Hindernisse für die Integration und Implementierung, wobei auch einige industrielle Anwendungen wie die additive Fertigung als relevanter Anwendungsfall betrachtet werden.

Modellierung und Simulation bieten zahlreiche Vorteile, insbesondere in der Produkt- und Prozessentwicklung. Grafische Modelle etwa erleichtern die Darstellung von Sachverhalten und verdeutlichen Schwachstellen oder Potenziale. Erklärungsmodelle wiederum schaffen Klarheit über bestimmte Ereignisse. Insbesondere Digitale Zwillinge, IoT und Big Data als Konzepte und Technologien haben sich in den vergangenen Jahren stark entwickelt.

Je nach Industriezweig stellt die Versorgung von Produktionsprozessen und -gebäuden mit thermischer Energie einen bedeutenden Anteil am Gesamtenergiebedarf eines Industriestandortes dar. Die Nutzung von industrieller Abwärme bietet hier die Möglichkeit, den externen Bezug von Endenergien und damit die Ursache energiebedingter Emissionen und Kosten zu reduzieren. Aufgrund mangelnder Transparenz sowie ihrer Komplexität bleiben die Potenziale in der industriellen Praxis häufig ungenutzt. Im Forschungsverbundprojekt ETA im Bestand wurde eine anwenderorientierte Softwarelösung prototypisch realisiert. Diese ermöglicht die Entwicklung und Bewertung von industriellen Energiekonzepten, um somit Umsetzungshemmnisse zu reduzieren. Hierbei finden Ansätze aus den Forschungsgebieten des Operations Research sowie der dynamischen Simulation Anwendung.

Zusammen mit Professor Krallmann von der TU Berlin haben Sie 1984 die Fachzeitschrift CIM Management gegründet. Was war damals der Grund für diese Initiative? CIM, also Computer Integrated Manufacturing oder auf deutsch die Rechnerintegrierte Produktion, war in den 1980er Jahren das alles beherrschende Thema für die produzierende Industrie, die Software-Hersteller aber auch für die Hardware-Lieferanten. Es ging um die Durchgängigkeit der rechnergestützten Systeme ohne Medienbrüche von der Konstruktion (CAD Computer Aided Design) über die Arbeitsplanung (CAP Computer Aided Process Planning) bis zur Maschinensteuerung (CAM Computer Aided Manufacturing) und der quer dazu liegenden Produktionsplanung und -steuerung (PPS). Bis dahin waren diese Systeme nicht miteinander verknüpft und wesentliche Rationalisierungseffekte waren deshalb nicht gegeben. Auf allen großen Messen und vielen Kongressen wurde CIM von den Hard- und Softwareherstellern massiv propagiert und der ...