Thema: Industrie 4.0

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 ...

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.

Deutschland hat bekanntermaßen einen sehr leistungsstarken Industriesektor, dessen Produkte weltweit nachgefragt werden. Diese Stärke lässt sich aus der guten Kooperation zwischen international agierenden Konzernen und einem breiten Spektrum mittelständischer Unternehmen herleiten. Dabei nimmt das produzierende Gewerbe rund 50 % der deutschen Exporte ein. Die wesentlichen Erfolgsfaktoren sind dabei die hohen Qualifikationen der Arbeitskräfte, die weltweit bekannte hochgradige Qualität der Produkte, das dynamische Innovationssystem und die hohe Produktivität der Unternehmen. Allerdings stehen diese Unternehmen vor einer Vielzahl von Herausforderungen. Dazu zählt neben dem steigenden internationalen Wettbewerbsdruck die Notwendigkeit von kontinuierlichen Innovationen, um den Wettbewerbsvorsprung zu verteidigen. Zudem werden die Wertschöpfungsnetze immer komplexer und die Märkte volatiler [1]. Vor dem Hintergrund dieser Entwicklungen spielen flexible Produktionssysteme eine ...

Industrie 4.0 - das bedeutet flächendeckende Vernetzung und intelligente Kommunikation zwischen Maschinen, Logistik und anderen Funktionsbereichen. Immer mehr Maschinen in der Fertigungsindustrie sind vernetzt. Kommuniziert wird innerhalb des Unternehmens und darüber hinaus, also mit Zulieferern, Händlern, Vertriebspartnern etc. Die digitale Interaktion findet nicht nur bei Maschinen, Fließbändern und Turbinen statt, sondern ebenso in Autos, Spielzeugen und Haushaltsgeräten. Immer mehr analoge Funktionen zur Verwaltung der physischen Welt werden durch digitale Funktionen und mit künstlicher „Intelligenz“ aufgerüstet. Die Folge: ein immenses Wachstum an Daten. In diesem Beitrag wird die Virtualisierung von Datenkopien dargestellt, um Daten möglichst effizient zu verwalten und vom „Datenschatz“ bestmöglich zu profitieren.

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.

Als Ergebnis ihrer gemeinsamen Forschungsaktivitäten berichten die Autoren über das Potenzial von kollaborativen Robotern in produzierenden Unternehmen. Die Betrachtung der Arbeitssicherheit stellt dabei einen wesentlichen Aspekt bei der Auslegung der Arbeitssysteme dar. Innovative Konzepte mit mobilen kollaborativen Robotern eröffnen seit kurzem eine neue Dimension der Mensch-Maschinen-Kooperation. Eine exemplarische Aufführung einzelner industrieller Umsetzungen unterstreicht den Stand der Technik sowie das Potenzial der Technologie.