Simulation

Abwärmenutzung durch thermische Vernetzung

Abwärmenutzung durch thermische Vernetzung

Eine Softwarelösung zur Entwicklung von optimierten industriellen Energiekonzepten
Lukas Theisinger, Fabian Borst, Michael Georg Frank, Matthias Weigold ORCID Icon, Andreas Maußner
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.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite 9-12
Potenziale und Anwendung des Industrial Metaverse

Potenziale und Anwendung des Industrial Metaverse

Konvergenz von der Simulation bis zur Realität
Oliver Petrovic, Yannick Dassen, Christian Brecher
Der vorliegende Beitrag behandelt das Konzept des Industrial Metaverse und seine potenziellen Auswirkungen auf die produzierende Industrie. Dabei werden zunächst die Möglichkeiten des Industrial Metaverse allgemein erläutert und anschließend mögliche resultierende Funktionalitäten für die Produktionstechnik entlang des Lebenszyklus dargestellt. Für die beiden Themenfelder „Synthetische Datengenerierung“ und „Virtuelle Qualifizierung“ werden die Implikationen des Industrial Metaverse intensiver betrachtet.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite 27-32 | DOI 10.30844/IM_23-5_27-32
KI-gestützte Optimierung repetitiver Prozesse

KI-gestützte Optimierung repetitiver Prozesse

Eine Kodierungstechnik für repetitive Prozesse in der evolutionären Optimierung
Christina Plump, Rolf Drechsler, Bernhard J. Berger
Optimierung ist eine wesentliche Fragestellung in vielen Kontexten. Sei es Ressourcen-, Zeit-, Personal- oder nicht zuletzt auch Kosteneffizienz, regelhaft müssen Prozesse, Einstellungen, Zusammensetzungen - die Liste ließe sich beliebig fortsetzen − optimiert werden. Um das Optimierungsproblem zu lösen, gibt es viele unterschiedliche Techniken. Eine besondere Klasse stellen die evolutionären Algorithmen dar, sie zählen zu den populationsbasierten, heuristischen Verfahren. Sie erlauben auch die Optimierung von Problemen mit vielen lokalen Optima oder stark durch Nebenbedingungen eingeschränkten Suchräumen. Gleichzeitig sind sie in der Lage, im Rahmen eines einzelnen Optimierungslaufs mehrere Lösungsmöglichkeiten vorzuschlagen. Ein besonderer Aspekt bei der Verwendung von evolutionären Algorithmen ist die Wahl der korrekten Kodierung oder die wohldefinierte Spezifikation einer Kodierung. Insbesondere bei der Optimierung eines Prozesses, der aus sich wiederholenden ...
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 1 | Seite 19-22 | DOI 10.30844/IM_23-1_19-22
Predictive Manufacturing

Predictive Manufacturing

Ein Intelligentes Überwachungssystem zur Erkennung von Anomalien im 3D-Druck
Benjamin Uhrich, Shirin Lange, Miriam Louise Carnot, Martin Schäfer
Beim selektiven Laserschmelzen wird Metallpulver schichtweise aufgeschmolzen und mit dem bereits gefertigten Bauteil verschmolzen. Innerhalb dieses Prozesses entstehen vermeidbare fehlerhafte Schichten. Derartige Fehler sind erst durch verschiedene Druck- und Zugfestigkeitsexperimente nach dem Druck feststellbar. Dieses Vorgehen ist kostenintensiv und ineffizient.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 1 | Seite 27-31 | DOI 10.30844/I4SE.23.1.88
Demand Planning Falcon

Demand Planning Falcon

Zielgenaue, stochastische Bedarfsvorhersagen mit einer neu entwickelten digitalen Planungsmethode
Alexander Schmid, Thomas Sobottka, Samuel Luthe, Wilfried Sihn
Präzise Bedarfsprognosen sind der Schlüssel für eine erfolgreiche Materialdisposition. EntscheidungsträgerInnen stehen jedoch vor dem Dilemma, welches Prognoseverfahren sie verwenden sollen. Zumeist fehlt auch das Methodenwissen, um komplexe mathematische Prognoseverfahren anwenden zu können. Doch auch nach der Wahl des Prognoseverfahrens verbleibt noch die Hürde, die Prognoseverfahren optimal zu parametrisieren. Der vorliegende Beitrag untersucht das Optimierungspotenzial eines selbst entwickelten automatisch optimierenden Prognoseansatzes auf Basis zehn gängiger Prognoseverfahren. In die Praxis umgesetzt wurde die Methode im Forschungsprojekt DISPO 4.0 im digitalen Planungstool Demand Planning Falcon, das zielgenaue Bedarfsprognosen für die Investitionsgüterindustrie erstellt.
Industrie 4.0 Management | 38. Jahrgang | 2022 | Ausgabe 6 | Seite 47-50 | DOI 10.30844/IM_22-6_47-50
Digitale Produktoptimierung zur Nutzung der additiven Fertigung

Digitale Produktoptimierung zur Nutzung der additiven Fertigung

Michael Wahl, Martin Bonenberger, Julian Morbach, Adrian Huwer ORCID Icon, Lauri Hoffmann
Die additive Fertigung, d. h. der Druck von dreidimensionalen Werkstücken aus unterschiedlichen Materialien, bietet die Möglichkeit schnell funktionsfähige Prototypen herzustellen. Einen wichtigen Baustein zur schnellen Umsetzung funktionaler Produktideen bietet die digitale Optimierung. Basierend auf digitalen Modellen wird das Produkt virtuell optimiert und immer weiter verbessert. Ist das Produkt digital hinsichtlich seiner Eigenschaften optimiert, erfolgt eine Überprüfung und ggf. einer Anpassung hinsichtlich der additiven Fertigung. Im Anschluss wird das Produkt gefertigt, nachbearbeitet und abschließend getestet. Der Beitrag zeigt die Optimierungsmöglichkeiten am Beispiel eines Dispensers aus der Lebensmittelindustrie. Ein bestehendes Bauteil wird digitalisiert, an dem digitalen Modell eine Strömungsoptimierung durchgeführt und das verbesserte Produkt additiv gefertigt.
Industrie 4.0 Management | 38. Jahrgang | 2022 | Ausgabe 5 | Seite 25-29 | DOI 10.30844/IM_22-5_25-29
Mehrdimensionales Reifegradmodell für Digitale Zwillinge

Mehrdimensionales Reifegradmodell für Digitale Zwillinge

Methode zur systematischen Klassifikation und Bewertung
Michael Lütjen ORCID Icon, Eike Broda, Jan-Frederik Uhlenkamp, Jasper Wilhelm, Michael Freitag ORCID Icon, Klaus-Dieter Thoben ORCID Icon
Digitale Zwillinge sind ein wichtiger Bestandteil des Industrie 4.0-Gedankens. Sie spiegeln physische Güter in der digitalen Welt wider und erweitern diese mit zusätzlichen Fähigkeiten und Funktionen zur Analyse, Prognose und Entscheidungsfindung. Aufgrund der vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten von Digitalen Zwillingen sind auch ihr Design und ihre Implementierung sehr vielfältig. Diese Publikation leistet einen Beitrag zur Klassifikation und Bewertung von Digitalen Zwillingen mittels eines mehrdimensionalen Reifegradmodells. Die präsentierte Methode „DT-Assess“ ermöglicht eine anwendungsspezifische Bewertung von Digitalen Zwillingen. Die Entwicklung der Methode folgte der Vorgehensweise zur Entwicklung von Reifegradmodellen für das IT-Management. Das entwickelte Reifegradmodell besteht aus sieben Kategorien mit insgesamt 31 zu bewertenden Merkmalen. Die systematische Evaluation in fünf Anwendungsszenarien erlaubt erstmalig eine Einordnung der jeweiligen „Digitale ...
Industrie 4.0 Management | 38. Jahrgang | 2022 | Ausgabe 5 | Seite 7-11
Virtual Reality (VR)-basiertes Training in der Industrie

Virtual Reality (VR)-basiertes Training in der Industrie

Aktuelle Herausforderungen für den Einsatz virtueller Technologien
Benjamin Knoke, Moritz Quandt, Michael Freitag ORCID Icon, Klaus-Dieter Thoben ORCID Icon
Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Untersuchung aktueller technischer Herausforderungen im Kontext industrieller Virtual Reality (VR)-basierter Trainingsanwendungen. Der aktuelle Stand der Technik industrieller VR-Anwendungen wird analysiert und ein strukturierter Überblick über die bestehenden technischen Herausforderungen gegeben. Die identifizierten Herausforderungen werden anhand eines industriellen Schulungsszenarios für den sicheren Umgang mit elektrischen Bauteilen diskutiert.
Industrie 4.0 Management | 38. Jahrgang | 2022 | Ausgabe 2 | Seite 45-48
Automatisierung von Containerterminals

Automatisierung von Containerterminals

Erfolgsfaktoren für das Management der Automatisierung von Straddle Carriern
Sebastian Eberlein, Stephan Oelker, Serge Jacovis, Vanessa Beckmann, Michael Freitag ORCID Icon
Die strukturelle Bedeutung von Containerterminals für den Produktions- und Logistikstandort Deutschland ist hoch. Die Effizienz der Terminalprozesse ist dabei ein zentraler Faktor für die Wettbewerbsfähigkeit der Terminalbetreiber. An vielen Containerterminals der deutschen Nordseeküste kommen hierfür die als flexibel geltenden, jedoch mit Risiken behafteten bemannten Portalhubwagen (engl. straddle carrier, SC) zum Einsatz. Im Rahmen des Forschungsprojekts STRADegy wurden durch eine Kombination aus Pilotanlage und Emulation sowohl die Zuverlässigkeit als auch die Wirtschaftlichkeit der Automatisierung von SC in norddeutschen Containerterminals untersucht. Parallel zur Entwicklung des automatisierten SC-Systems wurden Leitfäden für die Einführung der Technologie erstellt. Der vorliegende Beitrag stellt daraus zentrale Erkenntnisse für ein erfolgreiches Management der Automatisierung vor.
Industrie 4.0 Management | 37. Jahrgang | 2021 | Ausgabe 6 | Seite 6-10
Energieeffiziente Planung von Wertschöpfungsnetzwerken

Energieeffiziente Planung von Wertschöpfungsnetzwerken

Integration von Energieeffizienz in die strategische Gestaltung von Produktions- und Logistiknetzwerken
Lucas Schreiber, Lea Vliegen, Jan-Philipp Jarmer, Andreas Günter, Christian Hohaus, David Grimm, Andrea Vennemann, Christian Fischer
Bei der Auswahl eines neuen Kühlschranks ist die Energieeffizienz heutzutage ein selbstverständliches Auswahlkriterium. In der strategischen und taktischen Planung von Wertschöpfungsnetzwerken ist dies noch nicht der Fall. Mit der im Forschungsprojekt E²-Design entwickelten Toolbox wird eine Berücksichtigung von Energieeffizienz neben den klassischen Leistungs- und Kostengrößen frühzeitig im Planungsprozess von Produktions- und Logistiknetzwerken ermöglicht. Im vorliegenden Beitrag werden die zugrundeliegenden Energiedaten und die entwickelten Planungswerkzeuge vorgestellt sowie der Nutzen aus Anwenderperspektive abgeleitet. Auf Basis des vorgestellten methodisch unterstützten Ansatzes ist es möglich, die grundlegenden Supply Chain Design (SCD)-Entscheidungen frühzeitig unter Berücksichtigung der Energieeffizienz zu treffen, um aus dem Gesamtpotenzial zu schöpfen.
Industrie 4.0 Management | 37. Jahrgang | 2021 | Ausgabe 4 | Seite 51-54 | DOI 10.30844/I40M_21-4_S51-54
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