Dezentrale Steuerungen in der digitalen Fabrik
Einsatzmöglichkeiten und Anforderungen an die SPS 4.0

Matthias Seitz, Sergii Poluektov und Hans Peter, Hochschule Mannheim

Die intelligente Fabrik der Zukunft soll unter dem Schlagwort „Industrie 4.0“ durch sogenannte Cyber-Physical Systems (CPS) gesteuert werden. Damit ist gemeint, dass die Anlagenkomponenten selbständig den Prozess steuern und somit keine zentrale Steuerung mehr erforderlich ist. Man erhofft sich dadurch flexible Systeme, die nicht individuell programmiert werden müssen, sondern aus Modulen per Plug and Play zusammengesetzt werden können. Welche Aufgaben bleiben der SPS und welche Anforderungen muss sie hierfür erfüllen? Dieser Beitrag diskutiert an einem Beispiel die Möglichkeiten und Grenzen der SPS 4.0 aus heutiger Sicht.

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EU Projekt FourByThree
Auf dem Weg zu eigensicheren Robotern

José de Gea Fernández und Marc Ronthaler

Seit einiger Zeit ist zu beobachten, dass Eigenschaften von Haushalts- oder Servicerobotern in Produktionsumgebungen Einzug halten, wo sie Kooperation ermöglichen und damit die Voraussetzung für einen von Mensch und Maschine gemeinsam genutzten Arbeitsraum schaffen. Dieser Beitrag stellt einige der bereits kommerziell erhältlichen Systeme vor, untersucht die technologischen Voraussetzungen, die über die letzten Jahre am DFKI Robotics Innovation Center auf diesem Gebiet entwickelt wurden und gibt einen Ausblick anhand der aktuellen Entwicklungen im EU Projekt FourByThree.

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online EXKLUSIV

Methode zur Strukturierung der Anforderungen an Führungsexperten

Barbara T. Wulfken und Egon Müller

Veränderte fertigungstechnische Herausforderungen im Rahmen Industrie 4.0 sowie die verstärkte Ausrichtung auf Elektromobilität in der Automobil- und Zulieferindustrie, führen nicht nur zu erheblichen Änderungen im Produktionsbereich, sondern außerdem zu einem erweiterten Anspruch an Führungsexperten. Der Artikel stellt eine Methodik vor, wie Anforderungen an Führungskräfte systematisch dargestellt und definiert werden können, um eine bedarfsgerechte Personalauswahl und -entwicklung sicherzustellen.

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Flexible Produktionssysteme in der Praxis

Ulrich Berger, Thomas Creutznacher, Raffaello Lepratti und Steffen Lamparter,

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 immer größere Rolle. Um Flexibilität in einem globalen Wertschöpfungsnetzwerk zu ermöglichen, sind Lösungen notwendig, wie sie auch in der vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie formulierten Vision „Industrie 4.0“ adressiert werden. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer kooperativen Industriebefragung über flexible Produktionssysteme beschrieben, welche im Kontext des europäischen Forschungsprojekts cPAS durchgeführt wurde. Auf dieser Basis werden Anforderungen und Potenziale einer zunehmenden horizontalen Integration zwischen Unternehmen sowie zwischen Produktionsplanungs- und Laufzeitsystemen diskutiert.

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Datenschutz im „smarten“ Business
Industrie 4.0 darf nicht zum Monitoring 4.0 werden

Regina Mühlich

Smart Home ist in aller Munde. Komfortables und bequemes Steuern der Haustechnik, auch von unterwegs, per Smartphone oder Tablet. Mit Smart Factory wartet das Äquivalent im industriellen Bereich auf. Die „kluge Fabrik“ ist Ergebnis und Anspruch der vierten industriellen Revolution, die unter dem Begriff Industrie 4.0 seinen Ausdruck findet. Doch so groß die Chancen dadurch sind, dürfen auch die Gefahren nicht außer Acht gelassen werden. Gerade der Datenschutz muss an die neuen Herausforderungen angepasst werden. 

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Cyberphysische Produktionssysteme

Jan Meißner, Niklas Hering, Annika Hauptvogel und Bastian Franzkoch

Die Beherrschbarkeit stetig individueller werdender Prozessketten bei gleichzeitig steigender Marktdynamik ist eine aktuelle Herausforderung produzierender Unternehmen. Der Steuerung von Produktionsprozessen kommt in diesem Zusammenhang eine immer größere Bedeutung zu. Jedoch mangelt es an geeigneten Lösungsansätzen, die den Anforderungen einer schnellen Produktionsanpassung gewachsen sind.

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Der Einfluss von Cyber-Physical Systems auf die Gestaltung von Produktionssystemen

Norbert Gronau

Der Beitrag beschreibt insgesamt sieben Wirkungen von Cyber-Physical Systems auf Produktionssysteme, darunter den Einfluss auf die Wandlungsfähigkeit, die Nutzung der dann deutlich umfangreicheren verfügbaren Fertigungsdaten sowie die Dehierarchisierung von Planung und Steuerung. Abschließend wird ein Forschungsansatz vorgestellt, mit dem die Wirkung von Cyber-Physical Systems auf Produktionssysteme anhand einer Laborsituation erforscht werden kann. Der Beitrag endet mit einer Beschreibung des weiteren Forschungsbedarfs.

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Modellierung intelligenter Produktionssysteme

Sander Lass, Hanna Theuer, Gregor Hennig und Jochen Schumacher

Die schnelle und effiziente Anpassung an wechselnde Umgebungsbedingungen ist einer der Kernfaktoren für Unternehmen, um eine langfristige Festigung und Stärkung der Marktposition zu erreichen. Dabei spielen insbesondere auch die hohen Anforderungen der Kunden nach einer Individualisierung ihrer Produkte sowie rasche Innovationszyklen technischer Produkte eine wichtige Rolle. Aber auch die zunehmende Internationalisierung von Geschäftsbeziehungen oder schwer vorhersehbare Nachfrage- oder Angebotsschwankungen, wie beispielsweise bei Saisonalitäten, führen zur Notwendigkeit der Anpassung der Prozesse.

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Zukunft der Industriesysteme
Vernetzung und Sicherheit

Martin Hutle

Industriesysteme und auch Automatisierungssysteme waren aus Sicht der Unternehmens-IT lange Zeit einsame Inseln, denn es handelte sich dabei vorwiegend um isolierte Systeme. Dies ist zwar zum Großteil nach wie vor der Fall, doch durch die zunehmende Verbreitung von IT-Standards werden Industriesysteme mit ihren Insellösungen immer stärker in die internen Büronetze eingebunden oder gar ans Internet angeschlossen. Vor allem im Zuge der Entwicklung in Richtung der Zukunftsvision „Industrie 4.0“ kommen auf die Systeme neue Anforderungen und Herausforderungen zu – vor allem im Bereich der Sicherheit. Denn stärkere Vernetzung bedeutet auch größeren Sicherheitsbedarf.

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Technologien für flexible Robotersysteme
Wirtschaftliche Automatisierungslösungen (nicht nur) für kleine und mittlere Produktionsgrößen

Björn Kahl, Tim Bodenmüller und Alexander Kuss

Automatisierung mit Industrierobotern ist bisher vor allem für die Großserienproduktion attraktiv. Für Unternehmen mit kleineren Produktionsgrößen bis hin zur Einzelstückfertigung sind die verfügbaren Automatisierungslösungen oft nicht rentabel, da die Anschaffung teuer, die Lösung unflexibel und eine Umrüstung zeitaufwendig sein kann. Im EU-geförderten Projekt SMErobotics entwickelt deshalb ein Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern eine neue Generation von vielseitigen, einfach und schnell anpassbaren Robotersystemen, die auch in kleineren Unternehmen kosteneffektiv den Durchsatz und die Qualität steigern können. Unter Einbindung von Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), einfacher Programmierung, intelligenter Fehlerbehandlung und anderen typischen Schlüsseltechnologien der Industrie 4.0 soll eine moderne robotergestützte Industrieautomatisierung mit flexibler, kundenorientierter Produktionsweise entstehen. Der Beitrag zeigt die aktuellen Ergebnisse des Projekts am Beispiel einer Schweiß- und einer Montageanwendung auf.

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