Thema: Industrie 4.0

Vor dem Hintergrund der Energiewende bieten sich insbesondere auch mit Digitalisierungstechnologien für Produktions- und Versorgungssysteme erhebliche Potenziale, durch einen effizienten sowie flexiblen Energieeinsatz die energiebezogenen Kosten an den Produktionsstandorten zu reduzieren. Durch eine thermohydraulische Vernetzung von Maschinen, technischer Gebäudeausstattung und dem Gebäude selbst wird in der ETA-Modellfabrik am Campus der TU Darmstadt demonstriert, wie u. a. Abwärme aus dem Produktionsprozess effizient zurückgewonnen und als Nutzenergie zur Klimatisierung und Prozesswärmeversorgung bereitgestellt werden kann. Dieser Ansatz einer gesamtenergetischen Betrachtung industrieller Produktionsbetriebe erhöht erheblich das Einsparungspotenzial, führt jedoch unweigerlich zu einer gesteigerten Komplexität der interagierenden (Teil-)Systeme. Durch das in diesem Beitrag beschriebene Konzept einer vorausschauenden (prädiktiven) Energieflussregelung, können auch unter ...

Industrieroboter stellen aufgrund ihrer freien Programmierbarkeit und einer Vielfalt von Einsatzmöglichkeiten einen wesentlichen Bestandteil moderner, hochautomatisierter Produktionsanlagen dar. Die Einrichtung und Vernetzung dieser Systeme setzt wegen unterschiedlichster Bauformen sowie herstellerspezifischer Steuerungsbefehle allerdings ein hohes Maß an Expertenwissen voraus, welches meist von Systemintegratoren bereitgestellt wird. Hieraus folgt, dass Anwender Robotersysteme repetitiv über lange Zeiträume einsetzen - die inhärente Flexibilität dieser Systeme wird nicht genutzt. Durch diese Einschränkungen können die im Rahmen der Vision „Industrie 4.0“ gestellten Forderungen nach intelligenten, flexiblen und sich selbst vernetzenden Cyber-Physischen Systemen noch nicht erfüllt werden. Im Rahmen des Forschungsprojekts AKOMI wurden deshalb Methoden entwickelt, welche eine automatisierte Vernetzung und lösungsneutrale Programmierung von robotergestützten Montageanlagen ...

Die Konstruktion von Cyber-Physischen Systemen stellt vielfältige Herausforderungen an die Entwickler, die in unterschiedlichsten Bereichen zu verorten sind und sowohl Software, Hardware als auch Kommunikations- und Koordinationsaufgaben beinhalten können. Dieser Beitrag greift hierbei den Aspekt der autonomen Verhaltenssteuerung heraus und zeigt auf, welche Herausforderungen in diesem Bereich adressiert werden müssen. Aufgrund der Komplexität von Architekturen zur Verhaltenssteuerung wurden unterschiedliche generische Architekturen und Frameworks entwickelt, über die ein Überblick gegeben wird. Des Weiteren werden mit SOAR und BDI zwei besonders erfolgreiche und interessante Vertreter herausgegriffen und näher erläutert.

Cyber-Physical Systems - die enge Verknüpfung digitaler Systeme und Modelle mit Gegenständen und Abläufen der realen Welt - können in Prozessen sehr eigenständig und flexibel arbeiten. Diese Fähigkeit ermöglicht es Unternehmen, bestehende Abläufe zu verbessern beziehungsweise gänzlich neue zu gestalten. Dass CPS dieses intelligent wirkende Verhalten zeigen, liegt an den grundlegenden Eigenschaften, die sie mitbringen. CPS sind flexibel, autonom, mobil und kontextsensitiv.

Im Kontext von Industrie 4.0 rückt die Veränderung und Digitalisierung der technischen Dokumentation mehr in den Fokus der Forschung. Während des gesamten Produktlebenszyklus entstehen relevante Informationen, die geeignet verarbeitet werden müssen. Deshalb benötigen zukünftige industrielle Applikationen ein adaptives Informationsmanagement. Dieses umfasst die individuelle und geeignete Bereitstellung von Daten, Vernetzung von Informationen, zielgerichtete Suche und Visualisierung von Informationen, um nur einige zu nennen. In diesem Beitrag werden bestehende Herausforderungen an die Digitalisierung der technischen Dokumentation in der Produktion im Industrie 4.0-Umfeld herausgearbeitet und die Handhabung über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts diskutiert.

Die Digitalisierung eröffnet umfangreiche Möglichkeiten, Informationen echtzeitnah aufzunehmen, auszutauschen und zu unterschiedlichsten Zwecken zu nutzen. Die dadurch ausgelösten Veränderungen werden im industriellen Umfeld als Wandel zur Industrie 4.0 bezeichnet. Sie betreffen die Gestaltung der Arbeit ebenso wie die Ausrichtung von Unternehmensstrategien und der zugrundeliegenden Geschäftsmodelle.

Die heutige Industrie befindet sich im Vorfeld einer wesentlichen Transformation, deren Grundlage die systemintegrierte Intelligenz darstellt. Aber wie werden diese Systeme unsere Lebens- und Arbeitsweisen in der Zukunft beeinflussen? Diese Ausgabe von Industrie 4.0 Management bietet Einblicke in mögliche Lösungsansätze aus unterschiedlichen Blickwinkeln, wie Produktionsplanung, Cyber-Physische- und Autonome Systeme oder Maschinelles Lernen.

Zahlreiche Kongresse, Tagungen und Symposien werden unter dem Begriff „Industrie 4.0“ abgehalten. Für eine breite Anwendung in Unternehmen fehlt es jedoch an Umsetzungsideen mit entsprechenden Bewertungsmöglichkeiten. Das Reifegradmodell Industrie 4.0 ist ein strategiegeleitetes Vorgehensmodell, um den IST-Reifegrad eines Unternehmens festzustellen und um den SOLL-Reifegrad zu bestimmen. Konkrete Verbesserungsmaßnahmen sowie Projektvorschläge zur Erreichung des SOLL-Reifegrads werden für die teilnehmenden Unternehmen abgeleitet. Zusätzlich werden die Ergebnisse der einzelnen unternehmensbezogenen Reifegradanalysen in einer Industrie 4.0 Benchmark-Datenbank erfasst.

Die Bedeutung einer funktionierenden und effizienten Logistik als ein zentraler Erfolgsfaktor für Unternehmen ist hinreichend bekannt. Effiziente Logistikprozesse können Unternehmen dabei unterstützen, Wettbewerbsvorteile zu erlangen und Marktpositionen zu sichern. Auch durch die fortschreitende informationelle Integration aller Produkte, Prozesse und Leistungen als Cyber-Physical Systems (CPS) - Stichwort Industrie 4.0 - wird sich das Gewicht der Logistik über die gesamte Wertschöpfungskette weiter erhöhen. Die Zulieferindustrie ist von dieser Entwicklung nicht ausgenommen. Zulieferer übernehmen mittlerweile vielfältige Tätigkeiten für Original Equipment Manufacturers (OEM) und versorgen diese auftragsspezifisch mit einbaufertigen Modulen und Systemen. Allerdings verursachen komplexe Supply Chains auch hohe Logistikkosten, die zu beherrschen und auf ein notwendiges Maß zu beschränken sind, ohne die Leistungsfähigkeit der Supply Chain zu gefährden. Für die auf ...

Fertigungsprozesse werden sich durch die additive Fertigung stark verändern. Zahlreiche konventionelle Bearbeitungsverfahren entfallen, ebenso Montagevorgänge. Ihr großer Durchbruch ist bisher allerdings ausgeblieben. Zur Vermittlung der wichtigsten Aspekte stehen in dieser Ausgabe neben einführenden Beiträgen zur additiven Fertigung Herausforderungen in den Bereichen Produktionssysteme, Logistik und Qualifizierung sowie im Bauwesen im Fokus.