Thema: Industrie 4.0

Die heutige Automobilindustrie ist durch eine zunehmende Produktindividualität gekennzeichnet. Die Entwicklungszeiten werden kürzer, während die Vielzahl der Endprodukte stetig zunimmt. Um die damit verbundenen Anforderungen erfüllen zu können, werden Produktdesign und Prozessentwicklung durch den Einsatz von Technologien der Digitalen Fabrik unterstützt. Diese decken die ganze Wertschöpfungskette ab, d.h. von der Produktidee bis hin zum sog. „Job Number One“. Während einige Bereiche gezielter erprobt und bereits erfolgreich eingesetzt wurden, sind andere bisher jedoch nur ungenügend untersucht worden. Einen dieser Bereiche stellt das Digital Human Modelling (DHM) dar. In diesem Beitrag werden verschiedene Ergonomie-Tools anhand realer ausgewählter Tätigkeiten aus der Automobilindustrie evaluiert und in ihrer Leistungsfähigkeit miteinander verglichen. Die eingesetzten Methoden und Verfahren sowie die entsprechenden Ergebnisse dieser Untersuchungen werden hier ...

Als das strategische Forschungs- und Entwicklungsziel der nächsten fünf Jahre bezeichnen zurzeit viele produzierende Unternehmen die Umsetzung der Digitalen Fabrik. Ziel ist eine umfassende rechnergestützte Abbildung aller Gestaltungsmerkmale, Strukturen und Prozesse einer Fabrik, um eine durchgängige Anlagenplanung und Betriebsführung zu erreichen. Der Beitrag hinterfragt das heute aus pragmatischen Gründen favorisierte technikzentrierte Vorgehen zur Umsetzung der Digitalen Fabrik und stellt - ausgehend von den Modellen in der Digitalen Fabrik - ein ganzheitliches Integrationskonzept vor. Dabei wird zur Sicherstellung der Akzeptanz der Nutzer ein nutzerorientiertes Vorgehen unter Einbeziehung der betriebsorganisatorischen Anforderungen in den Vordergrund gestellt.

Bei der Projektierung, Konzeption und Entwicklung von Produktionsanlagen und -prozessen ist eine intensive Zusammenarbeit und Datenaustausch zwischen Vertretern verschiedener Fachdisziplinen, wie z. B. aus Arbeits- und Prozessplanung, Konstruktion, Einkauf oder Logistik, erforderlich. Während eines Projektes können zu spät erkannte Abstimmungsfehler sowie unterschiedliches Verständnis von Sachverhalten zu Planungsfehlern mit erheblichen Auswirkungen, z. B. für die Inbetriebnahme und den Anlauf (Ramp-up), führen. Im Kontext der Digitalen Fabrik entwickelt das Fraunhofer IPA Lösungen für kooperatives Planen auf Basis von Workflow- und Wissensmanagement. Ziel ist dabei die Optimierung der Planungsqualität und Planungskosten.

Mit Hochdruck arbeiten heute Simulationsexperten in Forschung, Beratung und Industrie an der Vision der Digitalen Fabrik. Dieses vor allem in der Automobilbranche und großen Unternehmen propagierte Schlagwort steht für ein umfassendes und simulierbares, virtuelles Abbild realer Produktions- und Logistiksysteme. Eine der Herausforderungen, der sich die Entwickler bei der Verwirklichung dieser Vision stellen müssen, ist die Integration großer Modelle. Der Beitrag beschreibt ein in der Praxis erprobtes Konzept, das die horizontale und vertikale Integration von Simulationsmodellen unterstützt.

Die Virtuelle Produktion ist ein Schlüsselelement zur Bewältigung von aktuellen Herausforderungen in der produzierenden Industrie. Jedoch existieren in der Praxis vielfach Defizite im Bereich der Definition von Inhalten sowie der Festlegung einer Umsetzungsstrategie bezüglich der Virtuellen Produktion. Deshalb wird in diesem Beitrag - ausgehend von einer Darstellung der Definition und der Struktur - auf die Kernbereiche der Virtuellen Produktion eingegangen. Anschließend werden die essenziellen Schritte veranschaulicht, die zu einer ganzheitlichen Virtuellen Produktion sowie zu einer Vermeidung von Insellösungen notwendig sind.

In diesem Beitrag wird das Konzept des Wearable Computing erläutert und diskutiert, welche Ideen und Technologien sich dahinter verbergen. Dazu gehören u.a. der Einsatz von Wearable Computern und mobilen Ein- und Ausgabemedien, die eine „beiläufige“ Benutzung ermöglichen, bei der das System per Sensorik erfasste Kontextinformationen zur Reduzierung der erforderlichen Interaktion sowie zur Präsentation der richtigen Information zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort nutzt. Zentrales Merkmal einer Wearable-Computing-Lösung ist der Charakter eines intelligenten Unterstützungs-systems, das dem qualifizierten Benutzer als informationstechnisches Werkzeug bei seiner „mobilen Tätigkeit“ vor Ort zur Verfügung steht. Einsatzbereiche sind z.B. die Wartung großtechnischer Anlagen, die Pflege von Kranken oder Reiseführer. In diesem Beitrag liegt der Fokus auf Innovationen im industriellen Bereich.

Die rasch fortschreitende Entwicklung kleiner mobiler Geräte sowie mit eingebetteter Sensorik und Aktorik versehener Alltagsgegenstände ermöglicht eine Vielzahl neuartiger Anwendungen. Die Fähigkeit zur drahtlosen Kommunikation und zur Positionsbestimmung bereitet die Basis orts- und kontextbezogener Systeme, die seit einigen Jahren im Projekt Nexus an der Universität Stuttgart untersucht werden. Der Einsatz dieser Technologien im produktionstechnischen Umfeld, z.B. der hier vorgestellten dezentralen Betriebsmittelverwaltung, eröffnet dabei ein vollkommen neues Anwendungsgebiet.

Der Beitrag beschreibt die Quellen und Formen des betriebswirtschaftlichen Nutzens von Ubiquitous Computing (UbiComp) anhand von Fallbeispielen und zeigt mögliche Potenziale des UbiComp auf. Ausgehend von der provokanten These, dass nicht nur Menschen, sondern auch Produkte das „Bedürfnis zur Kommunikation“ haben, zeigen die Autoren, welche Auswirkungen dies auf zukünftige Unternehmensprozesse haben könnte. Das Produkt wird zum Agenten des Produzenten und kommuniziert mit seiner Umwelt, um die vom Produzenten vorgegebene Zielfunktion zu erfüllen. Mit den Technologien des Ubiquitous Computing geht die Kommunikationsfunktion eines Produkts somit weit über das heute bekannte Industriedesign hinaus.

Die Bearbeitung technischer Änderungen stellt in der industriellen Praxis einen höchst kritischen Prozess in der verteilten Produktentwicklung dar. Dabei kommt es immer wieder zu Problemszenarien bei der Umsetzung von Änderungen, die in Hinblick auf Zeit-, Qualität- und Kostenzielgrößen einen abgestimmten Start oder Betrieb der Serienproduktion behindern bzw. erschweren. Ziel dieses Beitrags ist es, ein Bündel von Methoden vorzustellen, das Prozess- und Produktsichten der verschiedenen Entwick-lungspartner derart zusammenführt, dass eine erhöhte Transparenz und Effizienz im Änderungsprozess im gesamten Entwicklungsnetzwerk erreicht werden kann.

Eine Vielzahl von Produktionsunternehmen in Deutschland setzt auf die Herstellung von innovativen und kundenspezifischen Produkten. Die Rolle des Produzenten verändert sich zunehmend vom Hersteller und Verkäufer zum Bereitsteller von bedarfsgerechten Produktnutzungsrechten. Aufbauend auf dem Konzept des “Extended Product” (erweitertes Produkt) sollen in diesem Beitrag Ansätze zur Erweiterung des klassischen Produktbegriffs und daraus resultierende Anforderungen für die Herstellung von Gütern diskutiert werden. Ergänzend wird die Rolle von Kollaboration in Unternehmensnetzwerken bei der Erstellung von erweiterten Produkten diskutiert. Einige Praxisbeispiele schließen den Beitrag ab.