Simulation

Die Kernaufgabe der Logistik lässt sich anhand der sogenannten „sieben R“ beschreiben. So muss das richtige Produkt im richtigen Zustand zur richtigen Zeit am richtigen Ort verfügbar sein. Darüber hinaus werden die richtige Menge, die richtigen Kosten sowie die richtigen Informationen als weitere Schlüsselfaktoren einer funktionierenden Logistik herausgestellt. In Zeiten der stetigen Digitalisierung fällt den Informationen eine immer größere Bedeutung zu. Werden die falschen Informationen bzw. die richtigen Informationen zum falschen Zeitpunkt bereitgestellt, kann dies erhebliche Folgen für den gesamten Prozess nach sich ziehen. Insbesondere der Mensch, der meist der Empfänger der Informationen ist, hat die anspruchsvolle Aufgabe, die Informationen, die ihm zur Verfügung gestellt werden, korrekt zu selektieren und zu interpretieren. Aufgrund dessen trägt die Mensch-Maschine-Schnittstelle einen entscheidenden Anteil am Gelingen der Kommunikation zwischen den menschlichen ...

Neuartige Produktionstechnologien haben ein inhärentes Einsatzrisiko, aber auch etablierte Produktionstechnologien lassen sich nicht immer problemlos auf neue Produkte bzw. Bauteile übertragen. Entsprechend müssen diese technischen Risiken bei der Planung von Produktionssystemen berücksichtigt werden. In diesem Beitrag wird ein Ansatz für die optimierte Allokation von Entwicklungsressourcen hinsichtlich der Einsatzrisiken von Produktionstechnologien und -prozessen vorgestellt. Zunächst wird das Produktionsszenario mittels GRAMOSA modelliert und simuliert. Nachfolgend werden die Simulationsergebnisse für die optimierte Zuordnung des Entwicklungsbudgets mittels mathematischer Optimierung genutzt.

Technologischer Fortschritt ermöglicht einerseits Chancen für die Einführung neuer Geschäftsmodelle, eröffnet jedoch andererseits auch neue Wege für Angreifer. Es ist daher wichtig, die Sicherheit der Fabrik bei der Umsetzung neuer Technologien von Beginn an zu beachten. Dies wird als Security-by-Design bezeichnet und integriert Sicherheitslösungen in die Fabrik, um Verlusten, z. B. durch Sabotage oder Industriespionage, vorzubeugen. Dabei handelt es sich um einen kontinuierlichen Prozess, der wiederum auf verschiedene Bausteine zurückgreift. In diesem Beitrag werden aktuelle Forschungsergebnisse aus dem nationalen Referenzprojekt zur IT-Sicherheit in der Industrie 4.0 (IUNO) für die Umsetzung sicherer Prozesse in Fabriken anhand konkreter Fallbeispiele erläutert: Zum einen Anomalieerkennung in Wertschöpfungsnetzen, zum anderen sichere Produktionsplanung mittels Simulation. Die hier beschriebenen Beispiele sind für die Umsetzung in KMUs und großen Unternehmen geeignet.

Aus der aktuellen Diskussion verfestigt sich mit der Smart Factory ein Konzept, welches die intelligent vernetzte Fertigung der Zukunft beschreibt. Diese wird sich auf den gesamten Lebenszyklus einer Fabrik, im Schwerpunkt aber auf die Fabrikplanung sowie den -betrieb, auswirken. Klassische wie auch aktuellere Fabrikplanungsansätze stoßen durch die neuartigen Anforderungen an ihre Grenzen. Besonders die Individualisierung von Produkten sowie die freie Vernetzung und Selbstorganisation der Cyber-Physischen Fabrikobjekte tragen dazu bei, dass die Gültigkeit bestehender Planungsprinzipien angezweifelt werden kann. Dieser Beitrag identifiziert die inhaltlichen Anforderungen, welche für die zukünftige Fabrikstrukturplanung von Bedeutung sind, und stellt anhand einer Betrachtung von Planung und Betrieb vor, weshalb der Bedarf nach einer ganzheitlichen virtuellen Absicherung der Fabrikstruktur besteht. Weiterhin wird ein methodischer Ansatzpunkt für die Lösung der Herausforderungen ...

Simulation wird branchenübergreifend als wichtiges und etabliertes Werkzeug für moderne Engineering-Prozesse betrachtet. Insbesondere die Automatisierung komplexer Produktionsanlagen verwendet Modellierungs- und Simulationstechniken in verschiedenen Projektphasen, um sowohl die Anlage, aber auch das Produkt in bestmöglicher Qualität zu entwickeln. Die jüngsten Trends rund um die Digitalisierung von Produktionsanlagen bestärken die Relevanz von virtuellen Engineering-Szenarien. Dieser Beitrag beschreibt die Notwendigkeit von domänen- und werkzeugübergreifenden Standards für die Modellierung von mechatronischen Anlagen und Maschinen im Rahmen eines digitalen Zwillings.

Die Windenergie hat sich zu einer etablierten Technologie für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien entwickelt. Allerdings sind in Deutschland geeignete Flächen für die Installation von Onshore-Windenergieanlagen beschränkt bzw. häufig schon bebaut. Folglich werden Offshore-Windenergieparks in Zukunft eine Schlüsselrolle für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien darstellen, auch in Hinblick auf eine erfolgreiche Umsetzung der Energiewende. Die Installation eines Offshore-Windparks ist aufgrund der rauen Wetterbedingungen und der begrenzten Verfügbarkeit von Ressourcen jedoch anspruchsvoll und kostenintensiv. Dementsprechend gilt es, neue Konzepte für die Errichtung von Offshore-Windparks zu entwickeln und zu evaluieren, wobei hier die klassischen Werkzeuge zur Bewertung an ihre Grenzen stoßen. Diese Lücke lässt sich mittels einer Ablaufsimulation schließen.

Das BIBA ist das älteste An-Institut der Exzellenzuniversität Bremen und zählt zu den international renommiertesten Wissenschaftseinrichtungen Deutschlands. Hier arbeiten rund 130 Menschen in enger Verbindung mit dem Uni-Fachbereich Produktionstechnik. Sie kommen aus der Produktionstechnik, dem Wirtschaftsingenieurwesen sowie aus der Informatik und angrenzenden Disziplinen. Das BIBA engagiert sich in der Grundlagenforschung, der anwendungsorientierten Forschung, der industriellen Auftragsforschung sowie in nationalen und europäischen Forschungsverbünden. In seiner Arbeit verknüpft das ingenieurwissenschaftliche Institut die Schwerpunkte Produktion und Logistik mit der Sicht sowohl auf Prozesse als auch auf Produkte.

Das Fachgebiet Produktionsorganisation und Fabrikplanung im Fachbereich Maschinenbau an der Universität Kassel beschäftigt sich seit vielen Jahren mit Forschungen zu Methoden und Werkzeugen der Digitalen Fabrik, die eine wichtige Facette im Rahmen der Entwicklungen zu Industrie 4.0 darstellen. Vorrangiges Ziel ist die Verbesserung sowohl der Produktions- und Logistikprozesse selbst als auch der hierzu notwendigen Planungsprozesse. Die folgenden Ausführungen geben einen kurzen Eindruck von den Arbeiten des Fachgebiets, stellen das Kompetenzlabor „Digitale Fabrik“ vor und erläutern exemplarisch für die Verbesserung unternehmensexterner Material- und Informationsflüsse ein Forschungsprojekt zur Digitalisierung in der Holzbereitstellung.

Industriearbeit 4.0 steht für digitale und dezentrale Industriearbeit, die Facharbeiter durch Mehrdeutigkeit, Selbstorganisation und Vernetzung herausfordern wird. Der vorliegende Beitrag stellt mit der situativen Lernfabrik einen umfassenden Ansatz vor, der Facharbeiter für diese Herausforderungen qualifiziert. Die situative Lernfabrik simuliert softwarebasiert unterschiedlich komplexe Situationen auf dem Shopfloor. Analog zu einem Flugsimulator erwerben Facharbeiter durch die spielerische Absolvierung von herausfordernden und praxisnahen Situationen wertvolles Erfahrungswissen und verbessern zugleich ihre IT-Kompetenz. Dadurch bereitet die situative Lernfabrik Facharbeiter umfassend und punktgenau für Industriearbeit 4.0 vor.